PENDAHULUAN

Dibandingkan dengan zat cair, zat padat lebih keras dan lebih berat. Sifat

zat padat yang seperti ini memiliki molekul-molekul yang tersusun rapat sehingga

ikatan diantara mereka relatif kuat. Inilah sebabnya mengapa zat padat relatif

sukar dipecah-pecah dengan tangan. sebagai contoh, untuk membelah kayu

diperlukan alat lain dan gaya yang besar. setiap usaha memisahkan molekul-

molekul zat padat, misalkan tarikan atau tekanan, akan selalu dilawan oleh gaya

tarik menarik antar moleku zat padat itu sendiri.

Sebuah pegas yang kita gantungi dengan sebuah beban pada salah satu

ujungnya, akan kembali ke panjangnya semula jika beban tersebut kita ambil

kembali. Sifat sebuah benda yang dapat kembali ke bentuk semula seperti itu

disebut elastisitas. Benda-benda yang memiliki elastisitas misalnya karet. baja,

dan kayu, di sebut benda elastis. Sebaliknya, benda-benda yang tidak memiliki

sifat elastis, misalnya pelastisin, lumpur dan tanah liat disebut benda plastis.

Banyak bahan-bahan yang kita gunakan sehari-hari yang bersifat elastis

tetapi hanya sementara saja. Ketika gaya yang diberikan pada bahan-bahan

tersebut tidak akan kembali kebentuk semula. Keadaan ini dikatakan segbagai

keadaan dimana batas elastisitas bahan telah terlampaui. Baja merupakan bahan

elastik, jika gaya yang berkerja padanya terlalu besar, baja yang sudah berubah

bentuk tidak akan bisa kembali lagi kebentuknya semula dengan sendirinya.

Sebagai contoh, rangka mobil yang rusak akibat kecelakan yang hebat tidak akan

kembali kebentuknya semula, walaupun bahan rangka mobil termasuk bahan

elastik. Pertama kali, ukurlah panjang awal pegas sebelum diberi beban pada

ujung sebuah pegas dimulai dengan beban 50g, 100g. 150g, dan seterusnya.

Modulus Elastisitas dapat diartikan secara sederhana, yaitu adalah

hubungan besaran tegangan tarik dan regangan tarik. Lebih jelasnya adalah

perbandingan antara tegangan tarik dan regangan tarik. Modulus Elastisitas sangat

penting dalam ilmu fisika karena setelah mempelajarinya, kita bisa

menggunakannya untuk menentukan nilai kelastisan dari sebuah benda.

PEMBAHASAN

Teori elastisitas menyebutkan bahwa bila suatu benda pejal dibebani oleh

gaya luar, benda tersebut akan berubah bentuk (deformasi) sehingga menimbulkan

tegangan dan regangan. Geometri benda sangat berpengaruh pada distribusi

tegangan. Tegangan akan terkonsentrasi pada daerah-daerah dimana terjadi

perubahan bentuk yang tiba-tiba seperti lubang dan takikan.

Benda-benda yang memiliki elastisitas misalnya karet. baja, dan kayu, di

sebut benda elastis. sebaliknya, benda-benda yang tidak memiliki sifat elastis,

misalnya pelastisin, lumpur dan tanah liat disebut benda plastis.

Tegangan dan Regangan

Tegangan: Gaya persatuan luas, dimana gaya tersebut bekerja, P = F/A yang

dimana

Dimensi: Gaya/Luas, N/m2

Regangan: perubahan yang dialami dibandingkandengan keadaan awalnya,

L /Lo, ΔA/Ao, Δ V/Vo

Tanpa Dimensi

Tegang Regang

Penyebab Akibat

Berdasarkan arah gaya dan pertambahan panjangnya (perubahan bentuk),

tegangan dibedakan menjadi tiga macam, yaitu tegangan rentang, tegangan

mempat, dan tegangan geser. Dua jenis regangan Regangan tarik / tekan (strain)

dan Regangan geser (shear). Titik yang merupakan awal daerah plastik dan akhir

daerah elastik, disebut batas elastisitas. Untuk Tegangan yang kecil, benda tegar

bersifat “elastis”. Faktor perbandingan antara tegangan dan regangan

didefenisikan sebagai modulus elastisitas. Yang dimana

Tegangan = modulus elastisitas × Regangan

Modulus elastik untuk tegangan dan regangan ini disebut modulus Young.

Modulus Young merupakan ukuran ketahanan suatau zat terhadap perubahan

panjang ketika suatu gaya (atau beberapa gaya) diberikan pada benda.

Tegangan Normal = F / A F A, gaya normal

F /A = E ΔL/L0

dimana

A= Tegangan, L0 = Regangan, dan E = modulus Young

Contoh soal:

Sebuah beban sebesar 6,0 kg digantungkan pada seutas kawat logam yang panjangnya 60 cm

dan diameternya 0,1 cm. akibatnya kawat memanjang sejauh 0,025 cm. Hitunglah tegangan,

regangan, dan modulus elstik kawat tersebut.

Penyelesaiannya: Dik : massa= 6 kg

g= 9,8

d=0,1 cm

ΔL= 0,025

L= 60 cm

Dit; Tegangan=?

Regangan=?

Elastisitas kawat logam=?

Tegangan pada kawat

(6,0) (9,8)

1 (3,14) ( 0,1x10-2 )2

4

Tegangan = 7,49 x 107 N/m2

Regangan pada kawat

0,025

60

Regangan = 4,2 x 10-4

Modulus elastisitas

Modulus elastisitas = Regangan

Tegangan

4,2 x 10

7,49 x 107 N/m

= 1,80 x 1011 N/m2

Modulus Young beberapa bahan

( Sumber : Table 9-1 Giancoli )

Bahan material Modulus Young E (N/m2)

Aluminum 70 x 109

Brass 100 x 109

Steel 200 x 109

Bone 15 x 109

Marble 50 x 109

Kurva Tegangan-Regangan

Oa: bersifat elastis Hukum

Hooke berlaku

Ob: batas proporsional Material

kembali ke panjang Semula jika

tegangan di hilangkan

c: permanen

d : batas patah

Modulus Geser

Didefinisikan sebagai perbandingan tegangan geser dan regangan geser.

S = Tegangan geser/Regangan geser

F /A’ h F / F /A

S = = =

x / h A x tg

Modulus geser disebut juga modulus puntir, dan hanya terjadi pada zat padat.

Modulus Bulk (Balok)

Modulus ini menghubungkan tekanan hidrostatik dengan perubahan volumenya.

dp dp

B = - = - Vo

dV/Vo dV

Kebalikan dari modulus Bulk adalah kompresibilitas

k = 1/ B

Hukum Hooke

Pada tahun 1676, Robert Hooke

mengusulkan suatu hukum fisika menyangkut

pertambahan sebuah benda elastik yang dikenal

oleh suatu gaya. Menurut Hooke, pertambahan

penjang berbanding lurus dengan gaya yang

diberikan pada benda. Secara matematis, hukum

Hooke ini dapat dituliskan sebagai berikut.

F = k x

Dimana

F = gaya yang dikerjakan (N), x = pertambahan panjang (m), k = konstanta gaya

(N/m)

Dan perlu suatu diingat bahwa hukum Hooke hanya berlaku untuk daerah

elastik, tidak berlaku untuk daerah plastis atau benda-benda plastis. Untuk

menyalidiki berlakunya hukum Hooke ini, kita bida melakuakn percobaan dengan

melakukan sebuah pegas. Seperti ketika menyelidiki sifat elastisitas bahan, kali ini

kita juga akan mengukur pertambahan pajang pegas dan besarnya gaya yang

diberikan. Dalam hal ini, gaya yang diberikan sama dengan berat benda = massa x

percepatan gravitasi. Misalkan kita proleh hasil pengukuran sebagai berikut.

Gaya

(N)

Pertambahan panjang

(m)

0,98

1,96

2,94

3,92

4,90

8

16

24

32

40

Sesuai dengan persamaan diatas F = k . x, kita dapat menghitung konstanta

k berdasarkan tersebut. konstanta k merupakan kemiringan (slope) grafik sehingga

nilainya langsung dapat kita hitung dengan memilih dua titik sembarang, misalnya

titik A dan titik B. Kemiring grafik sama dengan k, yaitu

Dengan demikian, besar konstanta gaya k = 122,5 N/m.

Berdasarkan nilai k ini kita dapat menghitung pertambahan panjang atau

gaya yang akan dikerjakan untuk salah satu besaran yang diketahui. Sebagai

contoh, jika gaya yang diberikan 11 N, berapa pertambahan panjangnya

F = k x

11 N = (122,5) x

x = 0,0898 m = 8,98 cm

Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu.

Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya

benda patah. Hubungan antara gaya dan pertambahan panjang (atau simpangan

pada pegas) dinyatakan melalui grafik di bawah ini.

Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku

sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum hooke.

Jika benda diberikan gaya hingga melewati batas hukum hooke dan mencapai

batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula jika gaya yang

diberikan tidak melewati batas elastisitas. tapi hukum Hooke tidak berlaku pada

daerah antara batas hukum hooke dan batas elastisitas. Jika benda diberikan gaya

yang sangat besar hingga melewati batas elastisitas, maka benda tersebut akan

memasuki daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan

kembali seperti semula; benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika

pertambahan panjang benda mencapai titik patah, maka benda tersebut akan

patah.

Konstanta Gaya

Modulus elastisitas yang banyak macamnya itu masing - masing

merupakan besaran yang menyatakan sifat elastik suatu bahan tertentu dan bukan

menunjukkan langsung seberapa jauh sebuah batang, kabel, atau pegas yang

terbuat dari bahan yang bersangkutan mengalami perubahan akbat pengaruh

beban. Kalu persamaan (10-7) diselesaikan untuk Fn, maka diperoleh

Atau, bila YA/lo diganti dengan satu konstanta k dan perpanjangan l kita sebut

x, maka:

Fn = kx

Dengan perkataan lain, besar tambahan panjang sebuah benda yang

mengalami tarikan dihitung dari panjang awalnya sebandaing dengan besar gaya

yang meregangkannya. Hukum Hooke mulanya diungkapkan dalam bentuk ini,

jadi tidak atas dasar pengertian tegangan dan regangan.

Apabila sebuah pegas kawat auloir diregangkan, tegangan di dalam kawat

itu praktis merupakan tegangan geser semata. Pertambahan panjang pegas itu

sebagai keseluruhan berbanding lurus dengan besar gaya yang menariknya.

Maksudnya, persamaan berbentuk F = kx itu tetap berlaku, dimana konstanta k

bergantung pada modulus luncur kawat itu, pada radiusnya, pada radius ulirnya,

dan pada jumlah ulir.

Konstanta k, atau perbandingan gaya terhadap perpanjangan, disebut

konstanta gaya atau kekuatan pegas itu, dan dinyatakan dalam pound per foot,.

Newton per meter, atau dyne per sentimeter. Bilangannya sama dengan gaya yang

diperlukan untuk menghasilkan perpanjangan satuan.

Perbandingan perpanjangan dengan gaya, atau perpanjangan per satuan

gaya, disebut pemuluran (compliance) pegas itu. Pemuluran sama dengan

resiprokal konstanta gaya dan dinyatakan dalam feet per pound, meter per newton,

atau sentimeter per dyne. Bilangannya sama dengan perpanjangan yang dihasilkan

oleh satuan gaya.

Beberapa Pemanfaatan Sifat Elastik Bahan

Banyak sekali peralatan yang digunakan manusia yang memanfaatkan sifat

elastis bahan. Neraca Newton (neraca pegas) merupakan pemanfaatan yang sangat

sederhana, di mana pertambahan panjang pegas digunakan untuk mengukur massa

benda yang digantung di ujung neraca. Contoh lainnya adalah pada tali busur

sebuah pana. Ketika tali busur tersebut ditarik, tali busur yang bersifat elastik akan

menegang dan menyimpan energi potensial elastik. ketika anak panah dilepaskan,

energi potensial elastik ini akan berubah menjadi energi kinetik anak panah

sehingga sehingga anak panah dapat melesat. pada sepedah motor dan mobil

ketika bergerak dijalan yang tidak rata, Inilah yang meyebabkan kita merasa

nyaman dan aman walaupun motor atau mobil yang kita tumpangi bergerak di

jalan yang tidak rata.

Dalam ilmu bangunan, bahan-bahan elastik digunakan sebagai rangka

ataupun sebagai penyangga untuk menahan getaran yang besar, misalnya gempa

bumi. Bayangkan jika pada sebuah jembatan, bahan utama yang digunakan bukan

bahan elastis. Ketika beban yang agak banyak lewat diatas jembatan, maka

jembatan itu akan tertekan sedikit kebawah. Karena tidak elastik, jembatan tidak

dapat kembali ke posisinya semula. Lama-kalamaan, jembatan itu akan patah.

Itulah sebabnya pengetahuan mengenai sifat elastisitas bahan sangat penting

dalam kehidupan ini.

Kesimpulan

Elastisitas adalah suatu ilmu yang mempelajari mengenai sifat suatu benda

yang dapat kembali ke bentuk semula. Yang didalamnya terdapat adanya

tengangan dan regangan yang pada akhirnya dapat menentukan nilai modulus elas

tisitas suatu bahan yang di ukur sesui dengan rumus.

Modulus elastisitas = Regangan

Tegangan

Elastisitas biasanya terdapat pada benda-benda yang memiliki kerapatan

yang tinggi (benda padat). Benda-benda yang memiliki sifat elastistisitas di sebut

benda elastis dan yang tidak memiliki elastisitas disebut benda plastis. Hukum

yang menerangkan tentang elastisitas adalah Hukum Hooke suatu hukum fisika

menyangkut pertambahan sebuah benda elastik yang dikenal oleh suatu gaya.

yaitu pertambahan panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada

benda. Secara matematis, hukum Hooke ini dapat dituliskan sebagai berikut.

F = k x Dimana : F = gaya yang dikerjakan (N),

x = pertambahan panjang (m),

k = konstanta gaya (N/m)

Saran

Mudah mudahan apa yang disajikan dapat dipahami dan dimengerti untuk

pembelajaran.

Penggunaan elastisitas dalam kehidupan sehari-hari disekitar kita harus

dapat di pahami tentang batas dari kapasitas suatu bahan elastisitas

tersebut agar tidak terjadi kesalahan misalnya pembuatan jembatan beban

di atas jembatan harus sesuai dengan batas maksimum jembatan tersebut

menampung beban tersebut.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

rahmatNya penulis dapat mengerjakan makalah fisika dasar ini. Dan

Alhamdulillah, makalah elastisitas ini dapat terselaikan guna memenuhi tugas

mata kuliah Fisika Dasar di Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian UNPAD.

Penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini mungkin ada kekurangan yang

masih jauh dari memuaskan dan sempurna dalam menyelesaikan makalah, namun

penulis berharap makalah mengenai elastisitas ini dapat bermanfaat dalam

memahami berbagai kajian ilmu yang berkenaan dengan ilmu fisika.

Akhir kata, mudah-mudahan makalah ini memberikan manfaat bagi

pembelajaran mahasiswa atau siapa saja yang sempat membacanya.

Wassalamu ‘alaikum wr.wb.

jatinangor, february 2010

Penyusun,

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2005. Elastisitas. http://atophysics.wordpress.com diakses pada tanggal

02 februari 2010 pukul 23:35

Linus Pasasa Dr. MS, 2004. Fisika Dasar I bab 7 elastisitas. DEPARTMEN

FISIKA ITB

Anonim, 2002. Keseimbangan benda tegar dan Elastisitas. www.Google.co.id

”elastisitas” Diaksers pada tanggal 04 februari 2010 pukul 13:40

Giancoly, Douglas. 2001. Fisika. Erlangga:Jakarta.

Zaida, Drs.,M.Si. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Faperta UNPAD

IR ALIJAR, M.T,. Elastisitas. Teknik Sipil (Sipil). www.Google.co.id

”elastisitas” Diakses pada tanggal 18 february 2010 pukul 06:48

Tugas

Makalah Elastisitas

Disusun untuk mememuhi mata kuliah fisika dasar

Disusun oleh :

BIMO SETIAWAN

150210070061

JURUSAN ILMU TANAH

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2010