Menguasai Konsep Elastisitas Bahan. 1. Konsep massa jenis, berat jenis dideskripsikan dan dirumuskan ke dalam bentuk persamaan matematis.

Transkripsi

1 SIFAT ELASTIS BAHAN

2 Menguasai Konsep Elastisitas Bahan Indikator : 1. Konsep massa jenis, berat jenis dideskripsikan dan dirumuskan ke dalam bentuk persamaan matematis. Hal.: 2

3 Menguasai Konsep Elastisitas Bahan Indikator : 2. Rumusan matematis dari konsep rapat massa dan berat jenis diaplikasikan dalam perhitungan masalah FISIKA sehari-hari. Hal.: 3

4 Menguasai Konsep Elastisitas Bahan Indikator : 3. Definisi elastisitas dideskripsikan dan dirumuskan persamaan matematisnya. Hal.: 4

5 Menguasai Konsep Elastisitas Bahan Indikator : 4. Konsep tegangan dan regangan dideskripsikan dan dirumuskan kedalam bentuk persamaan matematis. Hal.: 5

6 Massa Jenis dan Berat Jenis Massa jenis dan berat jenis adalah dua sifat dasar bahan padat yang banyak dihubungkan dengan sifatsifat lainnya. Keduanya dideskripsikan sebagai berikut: Hal.: 6

7 Massa Jenis Massa jenis biasa disebut juga dengan Rapat massa. Massa jenis zat didefinisikan sebagai massa zat per satuan volume. Hal.: 7

8 Secara matematis, dapat ditulis sebagai berikut: dengan: m = massa zat (kg) V = volume zat (m 3 ) = massa jenis zat (kg/m 3 ) Hal.: 8

9 Selain kg/m 3, satuan massa jenis dapat juga menggunakan gr/m 3. Dimana 1 gr/m 3 = 1000 kg/m 3 Hal.: 9

10 Berat Jenis Berat jenis zat didefinisikan sebagai berat zat per satuan volume.

11 Menurut persamaan dari massa jenis m=.v maka didapat hubungan antara massa jenis dengan berat jenis sebagai berikut : dengan: = massa jenis zat (kg/m3 ) V = volume zat (m 3 ) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) BJ = berat jenis zat (N/m -3 ) Hal.: 11

12 Contoh Soal : Sebuah kawat besi panjangnya 10 meter dan diameternya cm. Jika massa jenis besi kg/m 3. Tentukan : a. Massa kawat b. Berat jenis kawat tersebut Hal.: 12

13 Penyelesaian : Hal.: 13

14 Hal.: 14

15 Hal.: 15

16 Latihan Sebuah benda panjangnya 100 cm dan diameternya 0,7 cm. Jika massa benda 12,166 kg. Tentukan : a. Massa jenis benda b. Berat jenis benda tersebut Hal.: 16

17 Elastisitas Dalam fisika, elastisitas didefinisikan sebagai kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan pada benda itu dihilangkan (dibebaskan). Hal.: 17

18 Benda-benda yang elastik juga punya batas elastisitas, sebagai contoh, sebuah tali karet diregangkan terus menerus, pada suatu saat tidak akan mampu lagi diregangkan sehingga kalau direnggangkan terus akan putus. Ini menunjukkan tali karet mempunya batas elastisitas. Hal.: 18

19 Contoh : Hal.: 19

20 Dalam masalah ini, elastisitas berhubungan dengan konsep tegangan, regangan dan modulus elastisitas. Hal.: 20

21 Tegangan atau Stress Jika seutas kawat yang mempunyai luas penampang A mengalami gaya tarik (F) pada kedua ujungnya, maka kawat tersebut akan mengalami tegangan. Dalam hal ini, tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya yang bekerja pada suatu benda dengan luas penampangnya. Hal.: 21

22 Secara matematis, tegangan dapat ditentukan sebagai berikut: dengan: F = gaya luar (N) A = luas permukaan (m 2 ) = tegangan (N/m 2 ) Hal.: 22

23 Regangan atau Strain Regangan adalah perubahan relatif ukuran benda yang mengalami tegangan dari keadaan semula. Hal.: 23

24 Secara matematis, regangan dapat dirumuskan sebagai berikut: dengan: l = perubahan panjang (m 2 ) l 0 = panjang awal (m 2 ) e = regangan Hal.: 24

25 Modulus Elastis Modulus elastis adalah perbandingan antara tegangan dan regangan suatu benda. Modulus elastis disebut juga dengan modulus Young. Hal.: 25

26 Secara matematis, modulus elastis dapat dirumuskan sebagai berikut: dengan : E = modulus elastis = N/m 2 = Pa Hal.: 26

27 Contoh Soal : Dalam suatu pengujian terhadap baja, diperoleh data bahwa ketika baja tersebut ditarik dengan gaya N, mengalami pertambahan panjang 1,125 cm. Jika panjang awal baja 50 m dan luas penampangnya 8 cm 2, tentukan: a. Tegangan baja b. Regangan baja c. Modulus elastis baja Hal.: 27

28 Penyelesaian: Hal.: 28

29 Hal.: 29

30 Latihan Seutas kawat memiliki panjang 50 cm dan luas penampang 2 cm 2. Sebuah gaya 50 N bekerja pada kawat tersebut sehingga kawat bertambah panjang menjadi 50,8 cm. Hitunglah : a. Tegangan baja b. Regangan baja c. Modulus elastis baja Hal.: 30

31 Menguasai hukum Hooke Indikator : 1. Konsep konstanta pegas untuk susunan pegas seri, paralel dan gabungan, dideskripsikan dan dirumuskan ke dalam bentuk persamaan matematis. Hal.: 31

32 Menguasai hukum Hooke Indikator : 2. Konstanta pegas untuk susunan pegas seri, pararlel dan gabungan dianalisis dan dihitung dengan menggunakan rumusan matematika. Hal.: 32

33 Pegas Pegas merupakan suatu benda yang memiliki sifat lentur atau elastis. Contoh : Hal.: 33

34 Dalam ilmu teknik, sifat elastis dari suatu pegas sangatlah penting. Misalnya dalam dunia otomotif, kenyamanan berkendaraan sangat dipengaruhi oleh pegas yang terdapat di dalam shockbreaker. Hal.: 34

35 Hukum Hooke Jika sebuah pegas diberi gangguan sehingga pegas merenggang (berarti pegas ditarik) atau merapat (berarti pegas ditekan), pada pegas bekerja gaya pemulih yang arahnya selalu menuju titik asal. Hal.: 35

36 Besar gaya pemulih pada pegas sebanding dengan gangguan atau simpangan yang diberikan pada pegas. Pernyataan di atas dikenal dengan hukum Hooke. Hal.: 36

37 Secara matematis, hukum Hooke dapat dituliskan sebagai berikut: dengan: k = konstanta pegas (N/m) l = x = simpangan pada pegas (m) F = besar gaya pemulih pegas (N) Hal.: 37

38 Pegas Disusun Secara Seri Jika dua buah pegas disusun secara seri seperti pada gambar, setiap pegas memiliki konstantan pegas k 1 dan k 2. Jika pada ujung pegas yang disusun seri tersebut diberi gaya F, kedua pegas tersebut akan menerima gaya yang sama, yaitu F. Dari pegas 1 dan pegas 2, akan diperoleh persamaan: Hal.: 38

39 Pertambahan panjang pegas total (Δx) sama dengan Δx 1 + Δx 2, sehingga pada pegas yang disusun seri berlaku persamaan : Hal.: 39

40 dengan: k s = konstanta pegas seri (N/m) Hal.: 40

41 Contoh soal: Tiga buah pegas disusun seri, setiap pegas memiliki konstanta pegas sebesar N/m, 600 N/m, dan 400 N/m. Ketiga pegas tersebut diberi gaya sebesar 40 N. Berapakah k total pegas-pegas tersebut? Hal.: 41

42 Penyelesaian: Hal.: 42

43 Pegas Disusun Secara Paralel Jika dua buah pegas disusun secara paralel seperti pada gambar, setiap pegas memiliki konstantan pegas k 1 dan k 2. Jika pada ujung pegas yang disusun secara paralel tersebut diberi gaya F, besar gaya F dibagi menjadi dua pada kedua ujung pegas tersebut, misal F 1 dan F 2. Hal.: 43

44 Pada pegas yang disusun paralel berlaku: Hal.: 44

45 Pertambahan panjang pegas total sama dengan pertambahan panjang setiap pegas, atau Δx 1 = Δx 2 = Δx p sehingga persamaan konstanta pegas paralel menjadi: Hal.: 45

46 Contoh soal: Dua buah pegas disusun secara paralel. Setiap pegas memiliki konstanta pegas 200 N/m dan 300 N/m. Jika pada susunan paralel pegas tersebut diberi gaya berat 20 N, berapakah pertambahan panjang pegas tersebut? Hal.: 46

47 Penyelesaian: Hal.: 47

48 Hal.: 48

49 Latihan Tiga buah pegas disusun seperti gambar. Konstanta masing-masing pegas k 1 = 200 N/m, k 2 = 400 N/m, k 3 = 200 N/m. Susunan pegas dipengaruhi beban B sehingga mengalami pertambahan panjang 5 cm. Berapakah massa beban B, jika g = 10 m/s 2 dan pertambahan panjang pegas 1 dan 2 sama? Hal.: 49