Pengertian Modulus Young.

Modulus Young, juga dikenal sebagai modulus elastis

adalah suatu ukuran bagaimana suatu materi atau

struktur akan rusak dan berubah bentuk jika ditempatkan

di bawah tegangan. Menurut wikipedia, Modulus Young

adalah ukuran kekakuan suatu bahan isotropik elastis

dan merupakan angka yang digunakan untuk

mengkarakterisasi bahan. Modulus Young didefinisikan

sebagai rasio dari tegangan sepanjang sumbu atas

regangan sepanjang poros sumbu tersebut di mana hukum

Hooke berlaku. Modulus Young adalah ukuran bagaimana

sulitnya untuk memampatkan material, seperti baja.

Mengukur tekanan dan biasanya dihitung dalam satuan

pascal (Pa). Hal ini paling sering digunakan oleh

fisikawan untuk menentukan tegangan yaitu pengukuran

seberapa material, menanggapi tekanan, seperti terjepit

atau diregangkan.

Modulus Young, E, dapat dihitung dengan membagi

tegangan tarik oleh regangan tarik dalam batas

elastisitas linier pada bagian dari kurva tegangan-

regangan:

Elastisitas adalah kemampuan suatu material untuk

kembali ke keadaan atau dimensi aslinya setelah beban,

atau stres, dihilangkan. Regangan elastis adalah

reversibel, yang berarti regangan akan hilang setelah

tegangan tersebut dihilangkan dan material akan kembali

ke keadaan semula. Bahan yang terkena tingkat stres

yang intens dapat rusak ke titik di mana stres merubah

bahan tersebut tidak akan kembali ke ukuran aslinya.

Hal ini disebut sebagai deformasi plastis atau regangan

plastis.

Kemampuan materi untuk menolak atau meneruskan tegangan

adalah penting, dan sifat ini sering digunakan untuk

menentukan apakah bahan tertentu cocok untuk tujuan

tertentu. Sifat ini sering ditentukan di laboratorium,

menggunakan teknik eksperimental yang dikenal sebagai

uji tarik, yang biasanya dilakukan pada sampel bahan

dengan bentuk dan dimensi tertentu. Modulus Young

dikenal untuk berbagai bahan struktural, termasuk

logam, kayu, kaca, karet, keramik, beton, dan plastik.

Modulus Young menggambarkan hubungan antara tegangan

dan perubahan bentuk bahan. Stres atau tegangan

didefinisikan sebagai gaya yang diterapkan tiap satuan

luas, dengan satuan yang khas pound per square inch

(psi) atau Newton per meter persegi – juga dikenal

sebagai pascal (Pa). Regangan adalah suatu ukuran

jumlah yang material berubah bentuk ketika tegangan

diterapkan dan dihitung dengan mengukur jumlah

deformasi di bawah kondisi stres, dibandingkan dengan

dimensi aslinya. Modulus Young didasarkan pada

elastisitas Hukum Hooke dan dapat dihitung dengan

membagi stres dengan regangan.

4.      Hokum Hooke

Percobaan yang kita lakukan pada dasarnya adalah untuk

mengetahui hubungan kuantitatif antara gaya yang

dikerjakan pada pegas dengan pertambahan panjangnya.

Setiap panjang pegas ketika diberi gaya tarik dengan

panjang awalnya disebut pertambahan panjang. Jika

dibuat grafik gaya terhadap perubahan panjang, maka

akan didapat grafik berbentuk garis linear.

Hukum Hooke berbunyi : “ Jika gaya tarik tidak

melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan

panjangnya akan sebanding dengan gaya tariknya”.

Pernyataan ini dikemukakan oleh Robert Hooke, seorang

arsitek yang ditugaskan membangun kembali gedung-gedung

di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666.

Elastisitas Zat Padat

Molekul-molekul zat padat tersusun rapat sehingga

ikatan diantara mereka relative kuat. Inilah mengapa

sebabnya mengapa zat padat biasanya sukar dipecah-pecah

dengan tangan. Sebagai contoh, untuk membelah kayu

dibutuhkan alat lain dengan gaya yang lebih besar.

Setiap usaha untuk memisahkan molekul-molekul zat

padat, misalnya tarikan atau tekanan, akan selalu

dilawan oleh gaya tarik menarik antar molekul zat padat

itu sendiri. Benda disebut elastis sempurna jika benda

akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan

dihilangkan. Sebaliknya, benda yang tidak memiliki

sifat elastik, tidak akan kembali ke bentuk semula.

Perbedaan antara sifat elastik dan non elastik berada

pada tingkatan besar-kecilnya elastisitas yang terjadi.

Perubahan benda akibat ditarik, tidak hanya bergantung

pada jenis bahan benda tersebut, namun juga bergantung

pada perlakuan yang diberikan kepada benda tersebut.

Nilai Modulus Young hanya bergantung pada jenis

benda, tidak tergantung pada ukuran atau bentuk benda.

Adapun Modulus Young benda yang bisa digunakan adalah

sebagai berikut:

No Jenis Benda

Modulus Young

( E )

(N/m2)1

2

3

4

Aluminium

Baja

Besi

Beton

7,0 x 1010

20 x 1010

21 x 1010

2,3 x 1010

5

6

7

8

9

Nikel

Tembaga

Besi tuang

Kuningan

Granit

21 x 1010

11 x 1010

10 x 1010

10 x 1010

4,5 x 1010

Hubungan tegangan, regangan & modulus elastisitas

Jika sebuah benda dengan luas penampang sebesar (A),

kemudian diberi gaya tekan, tarikatau lentur (N), maka

benda tersebut akan menegang sebesar gaya (N) dibagi

dengan luasan penampangnya (A). Perhatikan gambar

berikut. Bila batang dengan panjang L ditarik hingga

menjadi dua kali panjang semula, atau dengan kata lain,

pertambahan panjang yang dialami sama dengan  panjang

semula, sehingga

ΔL = L. ini berarti ε= ΔL /

Lε=Lε =................................................

...........(pers. 1)

  Jika persamaan 1 dimasukan kedalam hukum Hooke ε =

σ / E, maka didapat 1 = σ / E Ini berarti σ = E Nah,

sekarang terlihat berapa besarnya tegangan yang

dibutuhkan  untuk meregangkan sebuah  benda menjadi

dua kali dari panjang semula, yaitu sebesar modulus

elastisitasnya (dengan anggapan luas penampangnya tidak

berubah) Jika hubungan tegangan dan regangan dibuat

dalam bentuk grafik tersebut terletak dalam suatu garis

lurus (linear) sehingga terdapat kesebandingan antara

tegangan dan regangan seperti pada gambar dibawah ini.

Hubungan tegangan  – regangan seperti ini adalah

linear, dimana regangan berbanding lurus dengan

tegangannya, Bahan benda yang memiliki bentuk diagram

tegangan-regangan seperti ini disebut bahan elastis

linear, dimana bahannya memiliki modulus elastisitas

yang konstan. Hukum Hooke berlaku dalam keadaan ini.

Namun dalam kenyataan, tidak selalu tegangan itu

berbanding lurus dengan regangan, dimana apabila nilai

dari tegangan dan regangan apabila dipetakan dalam

bentuk titik-titik, maka tidak terbentuk hubungan

linear didalamnya seperti pada gambar berikut ini.

Hubungan tegangan– regangan seperti diatas adalah non-

linear, dimana regangan tidak  berbanding lurus dengan

tegangannya. Bahan benda yang memiliki bentuk diagram

tegangan dimana setiap nilai tegangan dan regangan g

terjadi dipetakan kedalamnya dalam bentuk titik-titik,

maka titik-titik regangan seperti itu disebut bahan

elastis non-linear, dimana bahannya tidak memiliki

modulus elastisitas yang konstan. Hukum Hooke tidak

berlaku dalam keadaan ini. Ada juga suatu keadaan

hubungan tegangan-regangan dimana hubungan linearnya

terjadi  pada nilai tegangan yang rendah (hukum Hooke

berlaku) dan setelah nilai tegangannya naik maka

hubungannya tidak linear lagi, sehingga hukum Hooke

tidak berlaku, diperlihatkan pada gambar berikut ini.

ANGKA POISSON

 Angka Poisson (μ) adalah angka perbandingan antara

regangan horizontal (lateral  strain) dan regangan

vertikal (axial strain) yang disebabkan oleh beban

sejajar sumbu dan regangan aksial (Yoder, E.Y. and M.W

Witczak.1975). Jadi, angka poisson adalah nilai

perbandingan antara regangan horizontal dan regangan

vertikal.