Fisika Kelas 10 : Tegangan dan Regangan

RumusHitung.com – Hai sobat, yuk belajar bersama rumushitung. Kali ini rumushitung akan mengajak kalian untuk belajar fisika. Materi pada pelajaran fisika yang akan kita bahas adalah tegangan dan regangan. Yuk mulai belajar bersama rumushitung.

Untuk pengujian sifat-sifat bahan, dalam bidang teknologi dikenal dengan istilah tagangan (stress) dan regangan (strain).

Pengertian

Gaya yang bekerja pada satu satuan luas penampang bahan disebut tegangan (stress), dinyatakan dalam rumus di bawah :

Keterangan :
σ = tegangan (Pa atau Nm²)
F = gaya (N)
A = Luas penampang (m²)

Regangan (strain), yaitu pertambahan panjang untuk tiap-tiap satuan panjang bahan, yang dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :

Keterangan :
ε = regangan (strain)
ΔL = pertambahan panjang (m)
L = luas penampang (m²)

Menurut percobaan Robert Hooke yang kemudian menjadi hukum Hooke diperoleh seperti gambar di bawah.

Jika kurva pada grafik gambar di bawah diteliti tampak hal-hal berikut :

Grafik Hubungan Antara Tegangan (σ) dan Regangan (ε) Pada Suatu Logam :

1. Tegangan berbanding lurus dengan regangan, yang ditunjukkan oleh garis OP. Daerah ini disebut daerah proporsionalitas dan pada daerah inilah berlakunya Hukum Hooke.

Bunyi Hukum Hooke : Perbandingan antara tegangan dan regangan ialah konstan.

Konstanta ini kemudian dikenal sebagai modulus Young yang diberi lambang E, yang juga merupakan gradien garis OP.

Jadi,

Maka,

Keterangan :
ΔL = pertambahan panjang (m)
F = gaya (N)
L = panjang mula-mula (m)
E = modulus Young (Pa)
A = Luas penampang (m²)

2. Titik E merupakan batas elastik.

3. Titik Y merupakan titik Yield (Yield Point).

Pada daerah ini bahan mengalami kehilangan sifat elastisitasnya dan akhirnya berubah sifatnya menjadi plastis.

4. Titik UTS (Ultimate Tensil Strength) atau daya rentang akhir, merupakan ukuran yang sangat berguna untuk mengetahui kekuatan suatu bahan.

5. Titik B adalah titik patah atau putus.

Contoh Soal

1. Kawat tembaga penampangnya 2 mm². E = 12 x 10¹¹ dyne/cm². Kawat tersebut diregangkan oleh gaya 16 x 10⁶ dyne. Jika panjang mula-mula 30 cm, kawat tersebut bertambah panjang…

A. 2 x 10^-4 cm
B. 2 x 10^-3 cm
C. 2 x 10^-2 cm
D. 2 x 10^-1 cm
E. 2 x 10⁰ cm

Penyelesaian :

Diketahui :
A = 2 mm² = 2 x 10^-2 cm²
E = 12 x 10¹¹ dyne/cm³
F = 16 x 10⁶ dyne
L = 30 cm

2. Sebuah batang baja dengan luas penampang 4 mm² dan panjangnya 40 cm di tarik dengan gaya 100 N. Jika modulus elastisitas baja adalah 2 x 10¹¹ N/m², hitunglah tegangan, regangan dan pertambahan panjang batang baja !

Penyelesaian :

Diketahui :
A = 4 mm² = 4 x 10^-6 m²
L = 40 cm = 0,4 m
F = 100 N
E = 2 x 10¹¹ N/m²

Mencari tegangan,

Mencari regangan,

Pertambahan panjang,

Demikian pembelajaran hari ini kita akhiri, semoga dapat menambah pengetahuan kalian dalam memahami tegangan dan regangan. Sekian terima kasih