Materi Fisika Mekanika - Elastisitas

SERIEBOOKGURUMUDA

AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009

1

HukumHookedanElastisitas

EdisiKedua

UntukSMAkelasXI

(TelahdisesuaikandenganKTSP)

Penulis

Alexandersanlohat

(san)

LisensiDokumen:Copyright20082009GuruMuda.ComSeluruhdokumendiGuruMuda.Com dapatdigunakan dandisebarkan secarabebasuntuktujuanbukankomersial(nonprofit),dengansyarattidakmenghapusataumerubahatributpenulisdanpernyataancopyrightyangdisertakandalamsetiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecualimendapatkanijinterlebihdahuludariGuruMuda.Com.

SERIEBOOKGURUMUDA


2

ContactPerson

Andabisamenghubungisayamelaluibeberapajalurdibawah:

Blog:http://www.gurumuda.com

Email:[email protected]

TestimonialdanSaran

Apapunpendapatandamengenaitulisansaya,silahkanmemberikantestimonialatausarankonstruktifdemipengembanganebookinimenjadilebihbaik.Testimonialatausaranyangbersifatmembangun

dariandabisadikirimkeemailberikut:

[email protected]

Terimakasihataspartisipasianda

SERIEBOOKGURUMUDA


3

MateriPembelajaran :


TujuanPembelajaran :

KompetensiDasar:

Menganalisispengaruhgayapadasifatelastisitasbahan

Indikator:

a. Mendeskripsikankarakteristikgayapadabendaelastisberdasarkangrafik

b. MengidentifikasiModulusElastisitasdankonstantagaya

c. Menganalisissusunanpegasseridanparalel

Tujuan pembelajaran di atas merupakan tuntutan dari Depdiknas RI dalam KTSP. Jadi dirimu harusmencapaiKompetensiDasardanIndikatortersebut.Kalautidakbisa,ntardapatnilaimerah:)aliastidaklulus.Nah,kaliiniGurumudamembimbingdirimuuntukbisamencapaitujuanpembelajarandiatas.

SelamatBelajar

SERIEBOOKGURUMUDA


4


Pernakahdirimumelihatalatyangtampakpadagambarini?wah,hariginibelum ituadalahgambarpegas.Nyamannyakehidupankita tidak terlepasdaribantuanpegas,walaupunkadangtidakkitasadari.Ketikadirimumengendaraisepedamotoratauberadadalamsebuahmobilyangsedangbergerakdijalanyangpermukaannyatidakrataaliasjalanberlubang,pegasmembantumeredam kejutan sehingga dirimu merasa sangat nyaman beradadalammobilatauketikaberadadiatassepedamotor.Apabilasetiapkendaraanyangandatumpangitidakmemilikipegas,gurumudayakinperjalanan anda akan sangatmelelahkan, apalagi ketikamenempuhperjalanan yang jauh. Ketika turun dari mobil langsung meringis

kesakitan karena terserang encok dan pegal linu pegas tidak hanya dimanfaatkan di mobil atausepedamotor, tetapipada semuakendaraanyang selalukitagunakan.Selengkapnyaakankitakupastuntaspadaakhir tulisan ini.Pegasmerupakan salah satucontohbendaelastis.Contohbendaelastislainnyaadalahkaretmainan

(kalokaretpasti tahu ).Btw,elastis ituapaya? terusapahubunganantaraelastis dan hukum Hooke ? Nah, sekarang bersiapsiaplah untuk melakukanpertempurandengan ilmu fisika.Siapkanlahamunisi sebanyakbanyaknya; saputanganatau tisuuntukngelapkeringat,obaksakitkepaladkkSelamatbelajarya,semogadirimumemenangipertempuranini

Elastisitas

Ketikadirimumenarikkaretmainansampaibatastertentu,karettersebutbertambahpanjang.silahkandicoba kalau tidak percaya. Jika tarikanmu dilepaskan,maka karet akan kembali ke panjang semula.Demikianjugaketikadirimumerentangkanpegas,pegastersebutakanbertambahpanjang.tetapiketikadilepaskan,panjangpegasakankembalisepertisemula.Apabiladilaboratoriumsekolahandaterdapatpegas, silahkan melakukan pembuktian ini. Regangkan pegas tersebut dan ketika dilepaskan makapanjang pegas akan kembali seperti semula.Mengapa demikian ? hal itu disebabkan karena bendabenda tersebutmemiliki sifatelastis.Elastisatauelastsisitasadalahkemampuan sebuahbendauntukkembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Jikasebuahgayadiberikanpadasebuahbendayangelastis,makabentukbenda tersebutberubah.Untukpegasdankaret,yangdimaksudkandenganperubahanbentukadalahpertambahanpanjang.

Perluanda ketahuibahwagayayangdiberikan jugamemilikibatasbatas tertentu. Sebuahkaretbisaputus jikagayatarikyangdiberikansangatbesar,melawatibataselastisitasnya.Demikian jugasebuahpegastidakakankembalikebentuksemulajikadiregangkandengangayayangsangatbesar.Jadibendabenda elastis tersebut memiliki batas elastisitas. Batas elastis itu apa ? lalu bagaimana kita bisamengetahuihubunganantarabesarnyagayayangdiberikandanperubahanpanjangminimumsebuah

SERIEBOOKGURUMUDA


5

bendaelastisagarbenda tersebutbisa kembali kebentuk semula ?untukmenjawabpertanyaan ini,marikitaberkenalandenganpamanHooke.

HukumHooke

HukumHookepadaPegas

Misalnya kita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkansebuahbendabermassam.Massabendakitaabaikan,demikian jugadengangayagesekan, sehinggabendameluncurpadapermukaanhorisontaltanpahambatan.Terlebihdahulukitatetapkanarahpositifkekanandanarahnegatifkekiri.Setiappegasmemilikipanjangalami, jikapadapegastersebuttidakdiberikangaya.Padakedaanini,bendayangdikaitkanpadaujungpegasberadadalamposisisetimbang(lihatgambara).Untuksemakinmemudahkanpemahamandirimu,sebaiknyadilakukanjugapercobaan.

Apabilabendaditarikkekanan sejauh+x (pegasdiregangkan),pegasakanmemberikangayapemulihpadabendatersebutyangarahnyakekirisehinggabendakembalikeposisisetimbangnya(gambarb).

Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh x, pegas juga memberikan gaya pemulih untukmengembalikanbendatersebutkekanansehinggabendakembalikeposisisetimbang(gambarc).

SERIEBOOKGURUMUDA


6

BesargayapemulihFternyataberbandinglurusdengansimpanganxdaripegasyangdirentangkanatauditekandariposisisetimbang(posisisetimbangketikax=0).Secaramatematisditulis:

F=kx

Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum hooke. Hukum inidicetuskanolehpamanRobertHooke(16351703).kadalahkonstantadanxadalahsimpangan.TandanegatifmenunjukkanbahwagayapemulihaliasFmempunyaiarahberlawanandengan simpangan x.Ketikakitamenarikpegaskekananmakaxbernilaipositif,tetapiarahFkekiri(berlawananarahdengansimpangan x). Sebaliknya jikapegasditekan, xberarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya Fbekerja kekanan.JadigayaFselalubekejaberlawananarahdenganarahsimpanganx.kadalahkonstantapegas.Konstantapegasberkaitandenganelastisitas sebuahpegas.Semakinbesarkonstantapegas (semakinkaku sebuah pegas), semakin besar gaya yang diperlukan untukmenekan ataumeregangkan pegas.Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yangdiperlukanuntukmeregangkanpegas.Untukmeregangkanpegassejauhx,kitaakanmemberikangayaluar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa xsebandingdengangayayangdiberikanpadabenda.

HukumHookeuntukbendanonPegas

Hukumhooke ternyataberlaku jugauntuk semuabendapadat,daribesi sampai tulang tetapihanyasampaipadabatasbatastertentu.Marikitatinjausebuahbatanglogamyangdigantungvertikal,sepertiyangtampakpadagambardibawah.

SERIEBOOKGURUMUDA


7

Padabendabekerjagayaberat(berat=gayagravitasiyangbekerjapadabenda),yangbesarnya=mgdanarahnyamenujukebawah(tegakluruspermukaanbumi).Akibatadanyagayaberat,batanglogamtersebutbertambahpanjangsejauh(deltaL)

Jikabesarpertambahanpanjang(deltaL) lebihkecildibandingkandenganpanjangbatang logam,hasileksperimenmembuktikan bahwa pertambahan panjang (delta L) sebanding dengan gaya berat yangbekerjapadabenda.Perbandinganinidinyatakandenganpersamaan:

LkF = Persamaan inikadangdisebut sebagaihukumHooke.Kita jugabisamenggantikangayaberatdengangayatarik,seandainyapadaujungbatanglogamtersebuttidakdigantungkanbeban.

Besarnyagayayangdiberikanpadabendamemilikibatasbatas tertentu. Jikagayasangatbesarmakareganganbendasangatbesarsehinggaakhirnyabendapatah.Hubunganantaragayadanpertambahanpanjang(atausimpanganpadapegas)dinyatakanmelaluigrafikdibawahini.

JikasebuahbendadiberikangayamakahukumHookehanyaberlakusepanjangdaerahelastissampaipada titik yangmenunjukkan batas hukum hooke. Jika benda diberikan gaya hinggamelewati batashukum hooke danmencapai batas elastisitas,maka panjang benda akan kembali seperti semula jika

SERIEBOOKGURUMUDA


8

gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas. tapi hukum Hooke tidak berlaku pada daerahantarabatashukumhookedanbataselastisitas. Jikabendadiberikangayayang sangatbesarhinggamelewati batas elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan ketika gayadihilangkan,panjangbenda tidakakan kembali seperti semula;benda tersebutakanberubahbentuksecaratetap.Jikapertambahanpanjangbendamencapaititikpatah,makabendatersebutakanpatah.

BerdasarkanpersamaanhukumHookediatas,pertambahanpanjang(deltaL)suatubendabergantungpada besarnya gaya yang diberikan (F) danmateri penyusun dan dimensi benda (dinyatakan dalamkonstantak).Bendayangdibentukolehmateriyangberbedaakanmemilikipertambahanpanjangyangberbeda walaupun diberikan gaya yang sama, misalnya tulang dan besi. Demikian juga, walaupunsebuah benda terbuat dari materi yang sama (besi, misalnya), tetapi memiliki panjang dan luaspenampangyangberbedamakabenda tersebutakanmengalamipertambahanpanjangyangberbedasekalipundiberikan gaya yang sama. Jika kitamembandingkanbatang yang terbuatdarimateri yangsama tetapimemiliki panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan gaya yang sama,besar pertambahan panjang sebanding dengan panjang benda mulamula dan berbanding terbalikdengan luas penampang. Makin panjang suatu benda,makin besar besar pertambahan panjangnya,sebaliknya semakin tebal benda, semakin kecil pertambahan panjangnya. Jika hubungan ini kitarumuskansecaramatematis,makaakandiperolehpersamaansebagaiberikut:

LkF =

kFL =

Persamaan ini menyatakan hubungan antara pertambahan panjang (delta L) dengan gaya (F) dankonstanta (k). Materi penyusun dan dimensi benda dinyatakan dalam konstanta k. Untuk materipenyusunyangsama,besarpertambahanpanjang(deltaL)sebandingdenganpanjangbendamulamula(Lo)danberbandingterbalikdengan luaspenampang(A).Kalaudirimubingungdenganpanjangmulamulaatauluaspenampang,cobaamatigambardibawahiniterlebihdahulu.

Dahpahampanjangmulamula(Lo)danluaspenampang(A)?...Lanjutya

SERIEBOOKGURUMUDA


9

Karena oLL dan AL1 makapersamaan

kFL = dapatditulismenjadi:

EALFL o 1=

oLAF

EL 1=

Keterangan:

L =pertambahanpanjangakibatadanyagaya(F)Lo=panjangbendamulamula

A=luaspenampang

E1=konstantaperbandinganaliasmoduluselastisaliasmodulusyoung

BesarEbergantungpadabenda(Emerupakansifatbenda).Secaramatematisakankitaturunkannantituhdibawah

Padapersamaaninitampakbahwapertambahanpanjang(deltaL)sebandingdenganhasilkalipanjangbendamulamula(Lo)danGayapersatuanLuas(F/A).

Tegangan

GayapersatuanLuasdisebutjugasebagaitegangan.Secaramatematisditulis:

LuasGayaTegangan =

AF=

SatuanteganganadalahN/m2(Newtonpermeterkuadrat)

SERIEBOOKGURUMUDA


10

Regangan

Reganganmerupakanperbandinganantaraperubahanpanjangdenganpanjangawal.Secaramatematisditulis:

lPanjangAwaanjangPerubahanPgangan =Re

oLLe =

KarenaLsamasamamerupakandimensipanjang,makaregangantidakmempunyaisatuan (regangantidakmempunyaidimensi).

Reganganmerupakanukuranperubahanbentukbendadanmerupakantanggapanyangdiberikanolehbenda terhadap tegangan yang diberikan. Jika hubungan antara tegangan dan regangan dirumuskansecaramatematis,makaakandiperolehpersamaanberikut:

oLAF

EL 1=

AFE

LL

o

=

oLLA

FE =

Karena

AF

=tegangandanoLL

=regangan,maka:

ganganTeganganERe

=

eE =

IniadalahpersamaanmatematisdariModulusElastis(E)aliasmodulusYoung(Y).JadimoduluselastissebandingdenganTegangandanberbandingterbalikRegangan.

SERIEBOOKGURUMUDA


11

Dibawahiniadalahdaftarmoduluselastisdariberbagaijenisbendapadat:

Bendapadat Moduluselastisitas(N/m2)Baja 200x109Besi,gips 100x109Kuningan 100x109Aluminium 70x109Marmer 50x109Granit 45x109Beton 20x109Tulang(Tungkai) 15x109Batubata 14x109Nilon 5x109Kayu(pinus) Sejajardenganuratkayu 10x109 Tegaklurusuratkayu 1x109

SERIEBOOKGURUMUDA


12

SERIEBOOKGURUMUDA


13

Tarikan,TekanandanGeseran

Pada pembahasan sebelumnya, kita telah belajarmengenaiHukumHooke dan Elastisitas. Sekarang,mari kita pelajari secara lebihmendalammengenai perubahan bentuk benda ketika diberikan gaya.Apabila sebuah benda diberikan dua gaya sejajar yang sama besar tetapi berlawanan arah, dimanamasingmasing gaya bekerja pada kedua ujung benda maka bentuk benda akan berubah. Dalamkehidupanseharihari, terdapat tiga jenisperubahanbentukbendaakibatadanyagaya tersebut.Marikitatinjauketigajenisperubahanbentukini

Tarikan

Jikasebuahbendadigantungkansecaravertikaldanpadaujungbawahbendadikenaigaya,makabendaakan mengalami pertambahan panjang (Amati gambar di bawah). Amati bahwa pada ujung bawahbendatersebutbekerjasebuahgayaluaryangarahnyakebawah.padakondisiinibendaberadadalamkesetimbangansetelahbertambahpanjangsejauhdeltaL.Berdasarkanhukum IINewton, jikasebuahbendaberadadalamkesetimbangan,makapastiadagayakeatasyangmengimbangigayakebawahyangbekerjapadaujungbawahbenda.Laluapayangmemberikangayakeatas?bisakitatebak,gayatersebut pasti diberikan oleh ujung atas benda tersebut. Dengan demikian, ketika sebuah bendadiberikangaya luarmakaakantimbulgayadalamaliasgaya internalpadabenda itusendiri. Iniadalahgaya tegangan. (Ingat kembali pembahasan mengenai tegangan tali pada pokok bahasan hukumNewton).Keduagayainibukanaksireaksi,karenabekerjapadabendayangsama.

Benda di atas dikatakan mengalami tarikan atau tegangan tarik. Perubahan bentuk benda di atasdinamakan regangan.Reganganmerupakanperubahanbentukbendayang terjadi jikaduagayayangsama besar dan berlawanan arah diberikan pada kedua ujung benda, dengan arahmenjahui benda,sehinggabendabertambahpanjangsejauhdeltaL.Reganganaliasperubahanbentukyangdisebabkanolehtegangantarikmerupakansalahsatujenisteganganyangdialamibenda.

SERIEBOOKGURUMUDA


14

Tekanan

Selain tegangan tarik, terdapat jenis tegangan lain yang dikenal dengan julukan tegangan tekan.Tegangan tekan berlawanan dengan tegangan tarik. Jika pada tegangan tarik, arah kedua gayamenjahuiujungbenda(keduagayasalingmanjahui),makapadategangantekan,arahkeduagayasalingmendekati.Dengan kata lain benda tidak ditarik tetapi ditekan (gayagaya bekerja di dalam benda).Silahkanamatigambardibawahuntukmenambahpemahamananda.

Perubahan bentuk benda yang disebabkan oleh tegangan tekan dinamakan mampatan. Tiangtiangyangmenopangbeban,sepertitiangbangunanmengalamitegangantekan.

Geseran

Selain tegangan tarik dan tegangan tekan, terdapat juga tegangan geser. Suatu benda mengalamitegangangeserapabilapadabendatersebutbekerjaduagayayangsamabesardanberlawananarah,dimanagayatersebutmelintasisisiyangberlawanan.Amatigambardibawah.

Untukmenghitungtegangangeser,kitadapatmenggunakanpersamaanyangtelahkitaturunkanpadapembahasanHukumHookedanelastisitas.

Inipersamaannya:

SERIEBOOKGURUMUDA


15

oLAF

EL 1=

Persamaan iniharuskitamodifikasidandisesuaikandenganperubahanbentukbendaseperti tampakpadagambardiatas.

L , oL danAharusdisesuaikandengankasus ini.Aadalah luaspermukaanyangsejajardengangaya(tidak tegak lurusseperti tarikanatau tekanan),dan L tegak lurus terhadap oL .Moduluselastis (E)padakasus inidigantidenganmodulusgeser (G).Dengandemikian,persamaandiatasbisakita tulisulangmenjadi:

oLAF

GL 1=

Persamaaninimenyatakanhubunganantaraperubahanbentukbendadengangayayangdiberikanpadabendatersebut.

Agarlebihmemahamipersoalanini,dirimubisamencobamenekansambilmendorongbukuyangtebal.Jikagayayangandaberikansejajardenganpermukaanbuku,makabukuakanberubahbentuksepertigambardiatas.Semakintebalbuku,semakin jauhbuku tersebutbergeserdibandingkandenganbukuyang kurang tebal (untuk besar gaya geser yang sama). Pada buku yang anda berikan gaya geser,bekerja dua gaya geser yang saling mengimbangi, di mana besar gaya geser tersebut sama, hanyaarahnyaberlawanan(lihatgambardibawah).Bendapersegipanjangyangmengalamipergeserantidakakanberadadalamkeadaansetimbangakibatkeduagayageser tersebut,karenaakanadagayatotal.Dalamkenyataannya,ketikakitamemberikangayageserpadabukuyangtebal,misalnya,bukutersebutmengalami pergeseran dan berada dalam kesetimbangan. Dengan demikian, pada buku tersebutbekerja jugaduagaya lain,yaknigayavertikalyangarahnyakeatasdangayavertikalyangarahnyakebawah,sebagaimanatanpakpadagambardibawah.

Wah,adabukuyangkayabalok kalodisekolahmugaadabukuyangtebal,ntarkuliahpastibanyak.buatlempartikusajatikusnyabisamati

SERIEBOOKGURUMUDA


16

Berikutinidaftarmodulusgeserdariberbagaijenisbendapadat.

Bendapadat Modulusgeser(N/m2)Baja 80x109Tulang 80x109Besi,Gips 40x109Kuningan 35x109Aluminium 25x109

Patahan

Ketika tegangan yang dialami suatu benda padat terlalu besar (baik tegangan tarik, tegangan tekanmaupun tegangangeser),makabenda akanmengalamipatahan (patah). Setiapbendamemilikinilaiteganganmaksimum.Besartegangantarik,tegangantekanmapuntegangangeseruntuksetiapbendaberbedabeda. Bisa dihitung dengan persamaan tegangan yang telah kita turunkan sebelumnya dandisesuaikandenganjenistegangan(tegangantarik,tegangantekandantegangangeser).

Jaditeganganyangdialamibendapadattidakbolehmelebihibatasteganganmaksimum.Jikateganganyangdialamibendamelebihibatasteganganmaksimummakabendapadattersebutakanpatah.Haliniharusdiperhitungkansecarasaksamaapabiladirimuberencanamembuatbangunandkk(ih,pinginjadiarsitekmakanyarajinbelajarfisika)

SERIEBOOKGURUMUDA


17

PenerapanElastisitasdalamkehidupanseharihari

Pada awal penjelasan mengenai hukum Hooke, gurumuda telah berjanji akan membahas mengenaiaplikasielastisitasdalamkehidupanseharihari.Nah,berikut inibeberapapenerapanelastisitasdalamkehidupankita.

Kitamulaidariteknologiyangseringkitagunakan,yaitusepedamotorataumobil.

Gambar disamping ini adalahpegas yangdigunakan sebagai peredam kejutanpada kendaraan sepedamotor. Istilah kerennya pegasdigunakanpada sistemsuspensikendaraanbermotor.Tujuanadanyapegas iniadalahuntukmeredamkejutan ketika sepedamotor yangdikendaraimelewatipermukaan jalan yangtidak rata. Ketika sepeda motor melewati jalan berlubang, gaya berat yangbekerjapadapengendara(dangayaberatmotor)akanmenekanpegassehinggapegas mengalami mampatan. Akibat sifat elastisitas yang dimilikinya, pegas

meregang kembali setelah termapatkan. Perubahan panjang pegas ini menyebabkan pengendaramerasakanayunan.Dalamkondisi ini,pengendaramerasasangatnyamanketikasedangmengendaraisepedamotor.Pegasyangdigunakanpadasepedamotorataukendaraanlainnyatelahdirancanguntukmampumenahan gaya berat sampai batas tertentu. Jika gaya berat yangmenekan pegasmelewatibataselastisitasnya,maka lamakelamaansifatelastisitaspegasakanhilang.Olehkarena itusarandarigurumuda,agarpegassepedamotormuawetmuda,makasebaiknyajanganditumpangilebihdaritigaorang. Perancang sepeda motor telah memperhitungkan beban maksimum yang dapat diatasi olehpegas(biasanyaduaorang).

Pegasbukanhanyadigunakanpadasistemsuspensisepedamotortetapijugapadakendaraan lainnya,sepertimobil,keretaapi,dkk.(gambarkiripermobil)

Padamobil, terdapat jugapegaspadasetirkemudi (wah,gurumudabelumpunyagambar ).Untukmenghindaribenturanantarapengemudidengangagang setir, maka pada kolom setir diberi pegas. Berdasarkan hukum INewton (Hukum Inersia), ketika tabrakan terjadi, pengemudi (danpenumpang)cenderunguntuk terusbergerak lurus.Nah,ketikapengemudibergerakmaju,kolomsetirtertekansehinggapegasmemendekdanbergesermiring.Dengandemikian,benturanantaradadapengemudidansetirdapatdihindari.

KaretKetapel

Nah, contoh yang sangat sederhana dan mungkin sering anda temui adalah ketapel.Ketika hendak menembak burung dengan ketapel misalnya, karet ketapel terlebihdahuludiregangkan(diberigayatarik).Akibatsifatelastisitasnya,panjangkaretketapelakankembalisepertisemulasetelahgayatarikdihilangkan.

SERIEBOOKGURUMUDA


18

KasurPegas

Contoh lainadalahkasurpegas.Ketikadirimududukatau tidurdiataskasurpegas,gaya beratmu menekan kasur. Karena mendapat tekanan maka pegas kasurtermampatkan.Akibatsifatelastisitasnya,kasurpegasmeregangkembali.Pegasakanmeregangdan termampat,demikian seterusnya.Akibat adanya gaya gesekanmakasuatusaatpegasberhentibergerak.Dirimuyangberadadiataskasurmerasasangatempukakibatregangandanmampatanyangdialamiolehpegaskasur.

Dinamometer

Pernahkah dirimu melihat dinamometer ? mudahmudahan dilaboratoriumfisikasekolahandaada.Dinamometer,sebagaimanatampak pada gambar di samping adalah alat pengukur gaya.Biasanya digunakan untuk menghitung besar gaya padapercobaan di laboratorium. Di dalam dinamometer terdapatpegas. Pegas tersebut akan meregang ketika dikenai gaya luar.Misalnya anda melakukan percobaan mengukur besar gayagesekan. Ujung pegas anda kaitkan dengan sebuah bendabermassa.Ketikabendaditarik,makapegasmeregang.Regangan

pegastersebutmenunjukkanukurangaya,dimanabesargayaditunjukkanolehjarumpadaskalayangterdapatpadasampingpegas.

Timbangan

Pernahkahandamengukurberatbadan?timbanganyangandagunakanuntukmengukurberatbadan(dalamfisika,beratyangdimaksudkandisiniadalahmassa)

jugamemanfaatkanbantuanpegas.Pegaslagi,pegaslagihidupkitaselaluditemaniolehpegas.Neracapegasyangdigunakanuntukmengukurberatbadan,

terdapatjuganeracapegasyanglain(gambarkananneracapegasbuah)

Masih ada contoh lain yangberkaiandenganelastisitaspegas.Pernah fitness ?bagipriapriaperkasayangterlihatmachodenganotot lenganyangkuatdandadabidang

,pastipernahmenggunakanalat tersebut.wah,ayo tebakalatapakah itu?alattersebutterbuatdaripegas.YanginiPRya?sekalisekaligurumudangasihPRlah

SERIEBOOKGURUMUDA


19

Penerapanelastisitasbendapadatpadakonstruksibangunan

Adayangbercitacitamenjadiarsitekatauahlibangunan?pahamipenjelasaninisecarabaikya,sebagaibekaldiharitua

Pada pembahasan mengenai tarikan, tekanan dan geseran, kita telah belajar mengenai perubahanbentukpadasetiapbendapadatakibatadanya teganganyangdialamibenda tersebut.Ketikasebuahbendadiberikangaya luarmakaakantimbulgayadalamaliasgaya internalpadabenda itusendiri.Iniadalahgayateganganyangtelahdijelaskanpanjanglebarolehgurumudasebelumnya.

Salah satu pemanfaatan sifat elastisitas benda padat dalam konstruksi bangunan adalah berkaitandengan teknikmemperluas ruangan.Berikut ini beberapa cara yang digunakan ahli bangunan dalammemperluasruangsebuahbangunan(rumah,dkk).Marikitabahassatupersatu.

TiangdanBalokpenyanggahpadapintu

Setiap rumah ataubangunan lainnyapastimemilikipintu ataupenghubung ruangan yangbentuknyaseperti gambar di bawah. Kebanyakan bangunan menggunakan batu dan bata sebagai bahan dasar(disertaicampuransemendanpasir).

Persoalannya, batu dan bata sangat lemah terhadap tarikan dan geseran walaupun kuat terhadaptekanan.Dirimubisamembuktikanhalini.Jikadisekitartempatmuterdapatbatudanbata,jikabatudanbata ditumpuk (disusun secara vertikal) dalam jumlah banyak, batu dan bata tidak mudah patah(bentuknyatetapsepertisemula).Dalamhalinibatudanbatasangatkuatterhadaptekanan.Tetapijikabatudanbatamengalamitegangantarikdantegangangeser,batudanbatamudahpatah.Olehkarenaitudigunakanbalok untukmengatasimasalah ini.Balokmampumengatasi tegangan tarik, tegangantekandantegangangeser.Jikaandaamatibalokpenyanggahpadapinturumah,tampakbahwabaloktersebuttidakberubahbentuk.Sebenarnyaterdapatperubahanbentukbalok(amatigambardibawah),hanya perubahannya sangat kecil sehingga tidak tampak ketika dilihat dari jauh. Bagian atas balokmengalamimampatanakibatadanyategangantekanyangdisebabkanbebandiatasnya(batudanbatadkk), sedangkan bagian bawah balok mengalami pertambahan panjang (akibat tegangan tarik).Tegangangeserterjadididalambalok.

SERIEBOOKGURUMUDA


20

Lengkungansetengahlingkaran

Pernahkahdirimumelihatpintuataupenhubungruangsebuahbangunansepertitampakpadagambardibawah? lengkungansetengah lingkaran inipertamakalidiperkenalkanolehorang romawi.Apabiladirancangdenganbaikmakabatubatuyangdisusunmelengkungmengalamitegangantekan(batubatusalingberdempetan)sehinggadapatmenahanbebanberatyangadadiatasnya. Ingatya,batusangatkuatterhadaptekanan.

Sekianya,kalodirimubelumpaham,cobabacakembalisecaraperlahanlahan.Sarandarigurumuda,sebaiknya baca semua materi secara berurutan seperti yang telah gurumuda urutkan di bawah.Alasannya, setiap konsep yang dijelaskan sebelumnya sangat penting untuk pembahasan berikutnya.Kalodirimubelumpelajaripembahasansebelumnya,ntarmalahgaknyambung..

SERIEBOOKGURUMUDA


21

Referensi:

Giancoli,DouglasC.,2001,FisikaJilidI(terjemahan),Jakarta:PenerbitErlangga

HallidaydanResnick,1991,FisikaJilidI(terjemahan),Jakarta:PenerbitErlangga

Tipler,P.A.,1998,FisikauntukSainsdanTeknikJilidI(terjemahan),Jakarta:PenebitErlangga

Young,HughD.&Freedman,RogerA.,2002,FisikaUniversitas(terjemahan),Jakarta:PenerbitErlangga

Materi Fisika Mekanika - Elastisitas

Documents