elastisitas gaya pegas
Post on 23-Oct-2015
177 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Elastisitas dan Gaya Pegas
Elastisitas
• Elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan (dibebaskan).
• Benda Elastik benda yang berubah bentuknya oleh pengaruh gaya, akan tetapi bentuk atau ukurannya akan kembali ke semula setelah gaya yang diadakan padanya dihilangkan.
• Benda tidak elestik benda yang mengalami perubahan permanen oleh pengaruh gaya
Tegangan
• Tegangan / Tekanan (stress) adalah gaya yang bekerja pada permukaan seluas satu satuan.
• Tegangan merupakan besaran skalar yang memiliki satuan N/m2 atau Pascal (Pa).
• Tegangan pada sebuah benda menyebabkan benda itu mengalami perubahan bentuk.
Jenis Tegangan
3 Jenis tegangan
• Tegangan tarik yang menyebabkan pertambahan panjang
• Tegangan tekan yang menyebabkan pengurangan atau penyusutan panjang
• Tegangan geser yang menyebabkan perubahan bentuk
Regangan
• Regangan (strain) adalah pertambahan panjang suatu benda yang disebabkan oleh dua gaya yang sama besar dengan arah berlawanan dan menjauhi ujung benda.
Tekanan dan Geseran
• Tekanan adalah memendeknya suatu benda yang disebabkan oleh dua gaya yang sama besar dengan arah berlawanan dan masing-masing menuju tengah-tengah benda.
• Sedangkan geser adalah bergesernya permukaan suatu benda yang disebabkan oleh dua gaya yang sama besar dengan arah berlawanan dan masing-masing bekerja pada sisi benda.
Diagram tegangan - regangan
• Kurva menunjukkan pertambahan panjang suatu benda terhadap gaya yang diberikan.
• Batas proporsional – pertambahan panjang proporsional dengan gaya yang diberikan
• Batas elastis : benda kembali ke panjang semula jika gaya dilepaskan
• Daerah plastis : benda tidak akan kembali ke panjang awalnya ketiga gaya eksternal dilepaskan
• Perpanjangan maksimum dicapai pada titik patah (titik putus)
Kekuatan Maksimum Bahan
Modulus Elastisitas
• Tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan suatu regangan tertentu bergantung pada sifat bahan yang menderita tegangan itu.
• Perbandingan tegangan terhadap regangandisebut modulus elastik bahan yang bersangkutan.
• Semakin besar nilai modulus elastik, semakin besar pula tegangan yang diperlukan untuk regangan tertentu.
Modulus regangan
• Modulus regangan atau Modulus Young adalah konstanta perbandingan tegangan tarik atau tegangan kompresi terhadap regangan tarik atau regangan kompresi.
• Dimana L0 adalah panjang awal benda, A adalah luas penampang lintang, ∆L adalah perubahan panjang yang disebabkan oleh gaya F yang diberikan
Modulus Luncur
• Modulus Luncur (G) atau modulus geser didefinisikan sebagai perbandingan tegangan luncur dengan regangan luncur.
• Modulus luncur suatu bahan dinyatakan sebagai gaya per satuan luas.
Modulus elastisitas bahan
Contoh
• Dalam suatu percobaan untuk mengukur modulus Young, sebuah beban 1000 lb yang digantungkan pada kawat baja yang panjangnya 8 ft dan penampangnya 0,025 in2, ternyata meregangkan kawat itu sebesar 0,01 ft melebihi panjangnya sebelum diberi beban.
Berapakah tegangan, regangan dan harga modulus Young bahan baja kawat itu?
Pembahasan
Hukum Hooke
• Hukum Hooke menyatakan bahwa untuk meregangkan atau menekan pegas sejauh x dari panjang normalnya dibutuhkan gaya FP sebesar :
• K disebut konstanta pegas (ukuran kekakuan pegas)
• Pegas itu sendiri memberikan gaya dengan arah yang berlawanan sebesar :
Energi Potensial Pegas
• Energi potensial pegas merupakan salah satu jenis energi potensial yang berhibungan dengan bahan-bahan elastis.
• energi potensial pegas atau disebut sebagai energi potensial elastik berbanding lurus dengan kuadrat panjang rentangannya
Contoh
• Sebuah pegas diletakkan seperti gambar (a) di atas, kemudian pegas itu meregang 0,150 m ketika massa 0,3 kg digantung padannya (gambar b). Pegas kemudian diregangkan 0,1 m dari titik setimbang dan dilepaskan (gambar c). Tentukan :
• Kosntanta pegas
• Amplitudo isolasi
• Kecepatan maksimum v0
• Energi totalnya
Pembahasan
• Karena pegas teregang 0,150 m ketika 0,3 kg digantungkan padanya, maka diperoleh nilai k sebagai berikut :
• Karena pegas diregangkan 0,1 dari titik setimbang dan tidak diberi laju awal, maka amplitude osilasi A = 0,1 m
• Kecepatan maksimum v0 diperoleh ketika massa melewati titik setimbang dimanasemua energi merupakan energi kinetik.
Pembahasan (lanjut)
• Karena k = 19,6 N/m dan A = 0,1 m, maka energi totalnya adalah
Contoh (2)
• Untuk menarik sebuah pegas sejauh 10 cm diperlukan gaya 10 N. Bila panjang pegas adalah 40 cm, dan pegas ditekan dan ditahan agar panjang menjadi 35 cm. Tentukan :
a) Tetapan pegas
b) Energi tersimpan dalam pegas yang ditekan.
Contoh Lain
• Sebuah pegas mempunyai konstanta pegas k sebesar 440 N/m. Seberapa jauh pegas ini harus direntangkan untuk menyimpan energi potensial sebesar 25 J ?
• Sebuah pegas bila ditarik dengan gaya 40 N akan meregang 10 cm. Berapakah gaya tarik yang dikerjakan agar pegas meregang sepanjang 7 cm ?
• Sebuah pegas yang digantung vertikal panjangnya 15 cm. Jika diregangkan dengan gaya sebesar 0,5 N, panjang pegas menjadi 27 cm. Berapakah panjang pegas jika diregangkan dengan gaya sebesar 0,6 N ?
top related