PENDAHULUAN TEGANGAN (STRESS) r (1)

dokumen-dokumen yang mirip
1. PERUBAHAN BENTUK 1.1. Regangan :

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

l l Bab 2 Sifat Bahan, Batang yang Menerima Beban Axial

TEGANGAN DAN REGANGAN

BAB 11 ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE

Hukum Hooke. Diktat Kuliah 4 Mekanika Bahan. Ir. Elisabeth Yuniarti, MT

Pembebanan Batang Secara Aksial. Bahan Ajar Mekanika Bahan Mulyati, MT

Mekanika Bahan TEGANGAN DAN REGANGAN

BAB I TEGANGAN DAN REGANGAN

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 4 MODULUS ELASTISITAS

BAB 6 SIFAT MEKANIK BAHAN

VII ELASTISITAS Benda Elastis dan Benda Plastis

Kompetensi Dasar: 3.6 Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari-hari. Tujuan Pembelajaran:

BAB II PERAMBATAN GELOMBANG SEISMIK

Trench. Indo- Australia. 5 cm/thn. 2 cm/thn

MEKANIKA BAHAN (TKS 1304) GATI ANNISA HAYU PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER

Bab III Elastisitas. Sumber : Fisika SMA/MA XI

BAB IV SIFAT MEKANIK LOGAM

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR. Modulus Elastisitas. Disusun Oleh :

SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG

bermanfaat. sifat. berubah juga pembebanan siklis,

Pengukuran Compressive Strength Benda Padat

K13 Antiremed Kelas 10 Fisika

PENDAHULUAN. berkaitan dengan Modulus Young adalah elastisitas. tersebut berubah.untuk pegas dan karet, yang dimaksudkan dengan perubahan

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. karbon, baja paduan rendah mutu tinggi, dan baja paduan. Sifat-sifat mekanik dari

FISIKA EKSPERIMENTAL I 2014

Pertemuan I,II,III I. Tegangan dan Regangan

Rheologi. Stress DEFORMASI BAHAN 9/26/2012. Klasifikasi Rheologi

Bab 5 Puntiran. Gambar 5.1. Contoh batang yang mengalami puntiran

BAB I TEGANGAN DAN REGANGAN

BAB IV SIFAT MEKANIK LOGAM

PUNTIRAN. A. pengertian

BAB III LANDASAN TEORI Klasifikasi Kayu Kayu Bangunan dibagi dalam 3 (tiga) golongan pemakaian yaitu :

1. Tegangan (Stress) Tegangan menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan bentuk benda. Perhatikan gambar berikut

matematis dari tegangan ( σ σ = F A

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MEDAN AREA

Susana Endah Sri Hartati, 2016 Penerapan Model Pembelajaran Learning Cycle 5E Dengan Menyisipkan Predict-Observe-Explain (POE) Pada Tahap Explore

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. keliatan dan kekuatan yang tinggi. Keliatan atau ductility adalah kemampuan. tarik sebelum terjadi kegagalan (Bowles,1985).

3. besarnya gaya yang bekerja pada benda untuk tiap satuan luas, disebut... A. Elastis D. Gaya tekan B. Tegangan E. Gaya C.

Tata Cara Pengujian Beton 1. Pengujian Desak

Tension, Compression and Shear

P F M P IPA P A U P U I

PENDEKATAN TEORITIK. Elastisitas Medium

P F M P IPA P A U P U I

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

d b = Diameter nominal batang tulangan, kawat atau strand prategang D = Beban mati atau momen dan gaya dalam yang berhubungan dengan beban mati e = Ek

Dinamika. DlNAMIKA adalah ilmu gerak yang membicarakan gaya-gaya yang berhubungan dengan gerak-gerak yang diakibatkannya.

2- ELEMEN STRUKTUR KOMPOSIT

K13 Revisi Antiremed Kelas 11 Fisika

I. TEGANGAN NORMAL DAN TEGANGAN GESER

DEFORMASI BALOK SEDERHANA

Uji Kompetensi Semester 1

ANTIREMED KELAS 10 FISIKA

SELAMAT DATANG. Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI Bandung

ANALISIS KOLOM BAJA WF MENURUT TATA CARA PERENCANAAN STRUKTUR BAJA UNTUK BANGUNAN GEDUNG ( SNI ) MENGGUNAKAN MICROSOFT EXCEL 2002

04 05 : DEFORMASI DAN REKRISTALISASI

Antiremed Kelas 11 FISIKA

BAB III LANDASAN TEORI

P F M P IPA P A U P U I

BAB IV HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS

KAJIAN KOEFISIEN PASAK DAN TEGANGAN IZIN PADA PASAK CINCIN BERDASARKAN REVISI PKKI NI DENGAN CARA EXPERIMENTAL TUGAS AKHIR

KARAKTERISASI SENSOR STRAIN GAUGE. Kurriawan Budi Pranata, Wignyo Winarko Universitas Kanjuruhan Malang

BAB 1 PENDAHULUAN. 1. Perencanaan Interior 2. Perencanaan Gedung 3. Perencanaan Kapal

DAFTAR NOTASI. Luas penampang tiang pancang (mm²). Luas tulangan tarik non prategang (mm²). Luas tulangan tekan non prategang (mm²).

GAYA GESER, MOMEN LENTUR, DAN TEGANGAN

Diktat-elmes-agustinus purna irawan-tm.ft.untar BAB 2 BEBAN, TEGANGAN DAN FAKTOR KEAMANAN

BAB II TEORI DASAR. Gambar 2.1 Tipikal struktur mekanika (a) struktur batang (b) struktur bertingkat [2]

BAB III DEFORMASI BERDASARKAN MODEL DISLOKASI DAN VEKTOR PERGESERAN GPS

C. Momen Inersia dan Tenaga Kinetik Rotasi

Bab III Elastisitas. Sumber : Fisika SMA/MA XI

DIKTAT MEKANIKA KEKUATAN MATERIAL

MATERI/MODUL MATA PRAKTIKUM

K13 Revisi Antiremed Kelas 11 Fisika

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I PENGUKURAN KONSTANTA PEGAS DENGAN METODE PEGAS DINAMIK

Bab 2. Teori Gelombang Elastik. sumber getar ke segala arah dengan sumber getar sebagai pusat, sehingga

Kuliah ke-2. UNIVERSITAS INDO GLOBAL MANDIRI FAKULTAS TEKNIK Jalan Sudirman No. 629 Palembang Telp: , Fax:

GELOMBANG PADA PLAT TIPIS (Sumarna Fisika FMIPA UNY)

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Mercu Buana MODUL PERTEMUAN KE 12. MATA KULIAH : FISIKA DASAR (4 sks)

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

BUKU AJAR UNTUK SMA/MA

ANALISA BALOK SILANG DENGAN GRID ELEMEN PADA STRUKTUR JEMBATAN BAJA

Bab V : Analisis 32 BAB V ANALISIS

3. SIFAT FISIK DAN MEKANIK BAMBU TALI Pendahuluan

Respect, Professionalism, & Entrepreneurship. Mata Kuliah : Mekanika Bahan Kode : TSP 205. Torsi. Pertemuan - 7

BAB 2. PENGUJIAN TARIK

BAB 1. PENGUJIAN MEKANIS

PERHITUNGAN KOLOM DARI ELEMEN TERSUSUN PRISMATIS

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

BAB III LANDASAN TEORI. Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda berkisar antara

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Umum. Berkembangnya kemajuan teknologi bangunan bangunan tinggi disebabkan

Jembatan Komposit dan Penghubung Geser (Composite Bridge and Shear Connector)

BAB III LANDASAN TEORI. A. Pembebanan Pada Pelat Lantai

BAB II V E K T O R. Untuk menyatakan arah vektor diperlukan sistem koordinat.

Laporan Praktikum Fisika Dasar 43 Jurusan D3 Teknik Sipil Infrastruktur 2008 BAB V MODULUS YOUNG. Menentukan Modulus Young dari beberapa logam.

ANALISIS MODULUS ELASTISITAS DAN ANGKA POISSON BAHAN DENGAN UJI TARIK (The Analysis of Modulus of Elasticity and Poisson Number using the Pull Test)

BebanAksial(lanjutan)

BAB III LANDASAN TEORI

4/6/2011. Stress, DEFORMASI BAHAN. Stress. Tegangan Normal. Tegangan: Gaya per satuan luas TEGANGAN NORMAL TEGANGAN GESER. Stress.

1. Tegangan (Stress) Tegangan menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan bentuk benda. Perhatikan gambar berikut

Mengukur Modulus Elastisitas Batang Logam dengan Pelengkungan. Dwi Handayani Yulfi FKIP, Universitas Muhammadiyah Prof.Dr.

Transkripsi:

HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS LSTISITS M. Ishaq PNDHULUN Dunia keteknikan khususnya Material ngineering, Studi geofisika, Civil ngineering dll adalah beberapa cabang keilmuan yang amat membutuhkan pemahaman tentang sifat-sifat bahan, meliputi kekuatan bahan, struktur bahan, sifat bahan jika dikenai gelombang, deformasi bahan jika dikenai gaya dan lain-lain. Salah satu dasar paling penting yang mempelajari sifat-sifat bahan adalah kajian tentang lastisitas. Dalam lastisitas akan dipelajari hukum-hukum dasar mengenai respon benda terhadap gaya, dan sifat-sifat benda seperti modulus Young, modulus geser dan lain-lain. Hal tersebut memang pada dasarnya perlu kita bahas, sebab selama pembahasan kita ini ketika sebuah benda dikenai gaya, kita tidak pernah membahas bagaiamana pengaruh gaya tersebut pada benda itu sendiri, kita selalu menganggap benda cukup tegar sehingga tidak terdeformasi ketika dikenai gaya. Secara definitif, lastisitas bermakna ukuran kemampuan benda untuk kembali ke bentuknya semula setelah dikenai gaya. TGNGN (STRSS) Dalam lastisitas besaran gaya F, tidak terlalu mendapat perhatian, mengingat kita akan memperhatikan sebuah sistem yang memiliki luas bukan sistem yang cukup diwakili sebuah pusat massa saja. tas dasar itulah besaran Tegangan (Stress) diperkenalkan. Stress didefinisikan sebagai : r F r (1) yaitu gaya F yang bekerja pada satu satuan luas. F Gaya F bekerja pada luas permukaan

Sekarang perhatikan ilustrasi berikut : HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS T T T Stress T T n Sebuah bahan yang dikenai stress akan mengalami Perubahan Volume dan Bentuk Misalkan sebuah bahan, sebelum diberi stress di atasnya memiliki panjang L dan luas penampang. kan tetapi karena gaya, bahan mengalami tegangan (stress) sehingga panjangnya L menjadi lebih pendek. Selain itu intuisi kita mengatakan bahwa bahan tidak hanya akan memendek (berubah volumenya) tetapi juga mengalami perubahan bentuk akibat tekanan tersebut. rtinya gaya dari martil tidak hanya memberi dampak pada arah normal permukaan tapi juga luas permukaan itu sendiri menjadi berubah. Untuk itu kita perlu mendefinisikan dua jenis stress ini. Yaitu stress yang berarah normal (τ n) dan stress yang menyinggung permukaan (τ T) Ketika sebuah benda dengan luas penampang dikenai gaya F, maka komponen gaya dapat diuraikan dalam dua komponen yaitu F n dan F T. F n akan F T F mengakibatkan stress normal n Fn/ F n yaitu stress yang arahnya sejajar dengan arah normal permukaan (ingat bahwa norm vector normal permukaan arahnya tegak lurus permukaan tersebut) sedangkan F T akan mengakibatkan stress tangensial T F T/ yaitu stress yang arahnya menyinggung bidang permukaan (atau tegak lurus vektor normal permukaan). Stress normal akan mengakibatkan perubahan volume pada bahan, sedangkan stress tangensial akan menimbulkan perubahan bentuk.

HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS RGNGN (STRIN) Jika sebuah stress bekerja pada suatu benda maka dampak atau akibatnya benda mengalami strain (regangan). Kembali ke ilustrasi di atas : L L L 4a. Strain normal berdampak pada perubahan volume 4b. Strain tangensial berdampak pada perubahan bentuk Seperti juga stress, strain memiliki dua jenis komponen yaitu jenis : arah normal dan arah tangensial. Pada arah normal, perubahan ditunjukkan dengan pemendekan bahan dari L menjadi L akibatnya volume bahan berubah, seperti yang dicontohkan pada gambar (4a) sedangkan pada arah tangensial perubahan diperlihatkan dengan yang makin melebar yang akibatnya bentuk bahan berubah, dalam ilustrasi di atas (4b) bahan yang mula-mula berbentuk persegi panjang menjadi jajaran genjang. Pada kenyataannya jika sebuah benda dikenai stress, maka kedua jenis strain bagaimanapun akan muncul, sehingga ilustrasinya tidaklah sesederhana gambar 4. Strain τ secara umum didefinisikan sebagai : sehingga strain normal : strain arah tangensial : keadaan akhir keadaan τ keadaan awal L τ n L τ T awal (2) (3) (4)

HUKUM HOOK HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS Hooke Ketika sebuah benda dikenai stress (), maka sebagai respon, benda akan terdeformasi dan mengalami strain sebesar. Jika stress yang sama di kenakan pada benda yang lain maka strain yang timbul, besar kemungkinan memilki nilai yang berbeda. pakah yang menimbulkan perbedaan ini? Hooke merumuskan hubungan stress dan strain dalam sebuah persamaan yang dikenal kemudian, dengan hukum Hooke. Menurut hukum Hooke, perbedaan dampak ini diakibatkan oleh karakteristik benda yang berbeda satu sama lain, karakter ini dinamakan Modulus elastisitas. Secara sederhana hubungan ini adalah : Stress Modulus lastisitas Strain Modulus elastisitas atau konstanta elastisitas mengandung informasi penting tentang sifat elastisitas bahan, yaitu kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah terdeformasi karena dikenai gaya dalam arah normal. Karena adalah sebuah konstanta, maka hubungan Hooke dapat dilukiskan sebagai berikut : (5) n Titik putus Daerah elastis Daerah plastis αtan -1 n Kurva lastisitas Bahan Hukum Hooke berlaku pada daerah elastis saja (seperti pada gambar di atas), pada satu saat ketika stress cukup besar elastisitas benda menjadi tidak linier ( tidak lagi konstan), daerah ini disebut daerah plastis. Jika benda telah mencapai daerah plastis karena stress yang besar maka elastisitas benda akan hilang dan benda tidak lagi mampu kembali ke bentuknya semula, sampai suatu saat karena stress terlampau besar, benda akan putus atau hancur di mana ikatan molekul pada benda tidakl lagi mampu mengatasi besarnya tekanan yang diberikan. Modulus elastisitas pada kenyataanya tidaklah sesederhana ini, sebab sebuah benda dapat memiliki modulus elastisias yang berbeda ketika dikenai stress yang sama tapi

HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS pada arah yang sedikit berbeda. Modulus elastisitas (biasanya dikenal dengan stiffness) pada dasarnya berbentuk matriks dengan 36 komponen, sangat rumit untuk dijelaskan dalam fisika dasar. kan tetapi, kita akan menyederhanakan untuk kasus di mana benda dianggap memiliki konstanta elastik yang sama jika dikenai arah stress yang berbeda. Benda seperti ini disebut bersifat isotropik. Terdapat bebagai jenis konstanta atau modulus elastisitas seperti modulus Young, Modulus Bulk dan modulus Shear (atau modulus geser) dan poisson ratio yang dibedakan menurut perubahan akibat dari stress yang mengenainya. MODULUS YOUNG () Modulus lastisitas Young atau modulus Young adalah perbandingan antara stress normal terhadap strain normalnya : r r Sehingga Y pada dasarnya mengukur perubahan benda dalam mempertahankan keadaannya semula dalam arah normal. Perhatikan gambar berikut : n n (6) n Strain arah normal τ n Modulus Young mengukur perbandingan antara stress normal dengan strain arah normal

MODULUS GSR (µ) Jika modulus young Y menggambarkan sifat elastisitas pada arah normal berupa perubahan volume bahan, maka Modulus Geser S menggambarkan sifat elastisitas HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS Perpanjangan arah tangensial L bahan pada arah tangensialnya yang biasanya menimbulkan perubahan bentuk benda saja, tetapi tidak menimbulkan perubahan volume. Jadi µ mengukur ketahanan benda mempertahankan bentuknya. Definisi dari µ secara sederhana adalah : r r µ T T L T L L (7) T MODULUS BULK (K) Modulus Bulk (B) mengukur kekuatan benda melawan tekanan yang berhubungan dengan perubahan volume oleh sebuah strain yang bekerja pada seluruh permukaan bahan. Sehingga modulus bulk (sering juga dinamakan inkompresibilitas) : K stress pada persamaan 8 adalah gaya yang bekerja pada keseluruhan luas permukaan benda. Tanda minus pada persamaan 8 bermakna pada umumnya jika benda mendapatkan stres (atau stress bertambah) maka bahan cenderung mengecil. V V r (8) POISSON RTIO () Konstanta elastik lain yang sering dipergunakan untuk menyatakan tingkat kekakuan sebuah zat adalah poisson ratio. Nilai poisson ratio berkisar sampai,5. ir sebagai zat alir memiliki poisson ratio sedangkan di sisi lain logam yang bersifat kaku dan keras, memiliki poisson ratio mendekati,5. Poisson ratio didefinisikan sebagai : 2µ 2µ

HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS Secara lengkap untuk medium sederhana kita, hukum Hooke dapat dituliskan dalam bentuk : xx yy zz yz zx xy µ µ µ xx yy zz yz zx xy Nampaknya persamaan matriks ini cukup menakutkan, tapi sama sekali tidak. Untuk memudahkan anda ambilah salah satu arah stress, misalnya xx, indeks xx menunjukan bahwa stress bekerja pada bidang tegak lurus sumbu x dan arahnya searah sumbu x. Berikut ilustrasinya : z zz zy - yy - yz zx - xx - yx - xy xz - xz xx xy yx yz yy y - zy - zx x - zz xx

HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS Jika stress menekan/menarik dalam arah tersebut maka dampak yang akan diakibatkan terhadap medium adalah baris 1 dari perkalian matriks di atas, yaitu : xy zx yz zz yy xx xx + + + dari persamaan ini nampak bahwa stress arah xx akan menekan benda arah x, arah y dan arah z, namun tidak menggesernya sama sekali (perhatikan bahwa komponen yz, zx dan xy bernilai ). BBRP HL PNTING Rapat Massa ( ρ ) Rapat massa atau biasa disebut massa jenis didefinisikan sebagai massa bahan tiap satuan volumnya, dalam hal ini kita anggap bahwa bahan hanya terdiri dari satu jenis zat dan bukan campuran dari jenis zat lain (homogen dan bukan heterogen) : V m ρ dalam Sistem Satuan Internasional, satuan dari massa jenis adalah kg/m 3 µ µ µ xy zx yz zz yy xx xy zx yz zz yy xx

Tabel Modulus lastisitas HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS Berikut perbandingan modulus elastisitas dari beberapa bahan dalam satuan SI : BHN Y (1 11 ) S(1 11 ) B(1 11 ) LUMUNIUM,7,24,7 KUNINGN,91,36,61 TMBG 1,1,42 1,4 GLS,55,23,37 BSI,91.7 1, TIMH,16,56,77 NIKL 2,1,77 2,6 BJ 2,,84 1,6

HND OUT FISIK DSR I/LSTISITS SOL-SOL 1. Bensin yang volumenya 75 cm 3, memiliki massa 51 gram. Hitunglah massa jenis bensin 2. Berapakah volume 3 gram Merkuri jika diketahui massa jenisnya 136 kg/m 3 3. Sebuah beban 8 kg digantungkan pada ujung kawat logam yang panjangnya 75 cm dean diameter penampangnya,13 cm. kibatnya kawat memanjang,35 cm. Tentukanlah stress, strain dan modulus Young kawat tersebut 4. Sebuah batang silindris pejal terbuat dari baja panjangnya 4 m dengan diameter 9 cm. Batang itu dipasang vertikal dan di ujung atasnya diletakkan beban 8 kg. Jika Y baja seperti pada tabel tentukan berapa besar baja memendek 5. Modulus Bulk Merkuri diketahui 2,1 Gpa. Berapakah penyusutan volume yang dialami 1 ml merkuri jikaditekan sebesar 1,5 Mpa 6. Sepotong kue berbentuk balok yang luas permukaan atasnya 15 cm2 dan tebalnya 3 cm berada di bawa pengaruh gaya geser,5 N pada permukaan atasnya. Permukaan ini bergeser 4 mm karena gaya tersebut. Tentukanlah strain, stress dan modulus Shear-nya 7. Sebuah kubus pejal dengan sisi 4 mm terbuat dari tembaga dengan B seperti pada tabel ditekan dengan 2 Mpa. Berapakah perubahan volume nya? 8. Sebuah beban 5 kg digantungkan pada ujung bawah sebuah batang baja yang panjangnya 8 cm dan diameternya,6 cm. Tentukan pemanjangan batang jika Y seperti pada tabel. 9. Sebuah massa 225 kg digantungkan pada ujung bawah sebuah batang sepanjang 4 m dan luas penampang,5 cm2. Karena itu batang memanjang 1 mm. Hitung modulus Young-nya