- Pengertian Modulus Young.
Modulus Young,
juga dikenal sebagai modulus elastis adalah suatu ukuran bagaimana suatu materi
atau struktur akan rusak dan berubah bentuk jika ditempatkan di bawah tegangan.
Menurut wikipedia, Modulus Young adalah ukuran kekakuan suatu bahan isotropik
elastis dan merupakan angka yang digunakan untuk mengkarakterisasi
bahan. Modulus Young didefinisikan sebagai rasio dari tegangan sepanjang
sumbu atas regangan sepanjang poros sumbu tersebut di mana hukum Hooke berlaku.
Modulus Young adalah ukuran bagaimana sulitnya untuk memampatkan material,
seperti baja. Mengukur tekanan dan biasanya dihitung dalam satuan pascal (Pa).
Hal ini paling sering digunakan oleh fisikawan untuk menentukan tegangan yaitu
pengukuran seberapa material, menanggapi tekanan, seperti terjepit atau
diregangkan.
 |
Modulus Young, E, dapat dihitung dengan membagi
tegangan tarik oleh regangan tarik dalam batas elastisitas linier pada bagian
dari kurva tegangan-regangan:
Elastisitas adalah kemampuan suatu material untuk
kembali ke keadaan atau dimensi aslinya setelah beban, atau stres, dihilangkan.
Regangan elastis adalah reversibel, yang berarti regangan akan hilang setelah
tegangan tersebut dihilangkan dan material akan kembali ke keadaan semula.
Bahan yang terkena tingkat stres yang intens dapat rusak ke titik di mana stres
merubah bahan tersebut tidak akan kembali ke ukuran aslinya. Hal ini disebut
sebagai deformasi plastis atau regangan plastis.
Kemampuan materi untuk menolak atau meneruskan
tegangan adalah penting, dan sifat ini sering digunakan untuk menentukan apakah
bahan tertentu cocok untuk tujuan tertentu. Sifat ini sering ditentukan di
laboratorium, menggunakan teknik eksperimental yang dikenal sebagai uji tarik,
yang biasanya dilakukan pada sampel bahan dengan bentuk dan dimensi tertentu.
Modulus Young dikenal untuk berbagai bahan struktural, termasuk logam, kayu,
kaca, karet, keramik, beton, dan plastik.
Modulus
Young menggambarkan hubungan antara tegangan dan perubahan bentuk bahan. Stres
atau tegangan didefinisikan sebagai gaya yang diterapkan tiap satuan luas,
dengan satuan yang khas pound per square inch (psi) atau Newton per meter
persegi – juga dikenal sebagai pascal (Pa). Regangan adalah suatu ukuran jumlah
yang material berubah bentuk ketika tegangan diterapkan dan dihitung dengan
mengukur jumlah deformasi di bawah kondisi stres, dibandingkan dengan dimensi
aslinya. Modulus Young didasarkan pada elastisitas Hukum Hooke dan dapat
dihitung dengan membagi stres dengan regangan.
.
Hokum Hooke
Percobaan yang kita lakukan pada dasarnya adalah untuk
mengetahui hubungan kuantitatif antara gaya yang dikerjakan pada pegas dengan
pertambahan panjangnya. Setiap panjang pegas ketika diberi gaya tarik dengan
panjang awalnya disebut pertambahan panjang. Jika dibuat grafik gaya terhadap
perubahan panjang, maka akan didapat grafik berbentuk garis linear.
Hukum Hooke berbunyi : “ Jika gaya tarik tidak
melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjangnya akan sebanding
dengan gaya tariknya”. Pernyataan ini dikemukakan oleh Robert Hooke, seorang
arsitek yang ditugaskan membangun kembali gedung-gedung di London yang
mengalami kebakaran pada tahun 1666.
Elastisitas Zat Padat
Molekul-molekul zat padat tersusun rapat sehingga
ikatan diantara mereka relative kuat. Inilah mengapa sebabnya mengapa zat padat
biasanya sukar dipecah-pecah dengan tangan. Sebagai contoh, untuk membelah kayu
dibutuhkan alat lain dengan gaya yang lebih besar. Setiap usaha untuk
memisahkan molekul-molekul zat padat, misalnya tarikan atau tekanan, akan
selalu dilawan oleh gaya tarik menarik antar molekul zat padat itu sendiri.
Benda disebut elastis sempurna jika benda akan kembali seperti semula jika gaya
yang diberikan dihilangkan. Sebaliknya, benda yang tidak memiliki sifat
elastik, tidak akan kembali ke bentuk semula. Perbedaan antara sifat elastik
dan non elastik berada pada tingkatan besar-kecilnya elastisitas yang terjadi.
Perubahan benda akibat ditarik, tidak hanya bergantung
pada jenis bahan benda tersebut, namun juga bergantung pada perlakuan yang
diberikan kepada benda tersebut.
Nilai Modulus Young hanya bergantung pada jenis
benda, tidak tergantung pada ukuran atau bentuk benda. Adapun Modulus Young
benda yang bisa digunakan adalah sebagai beriku
Hubungan tegangan, regangan & modulus elastisitas
Jika sebuah
benda dengan luas penampang sebesar (A), kemudian diberi gaya tekan, tarikatau
lentur (N), maka benda tersebut akan menegang sebesar gaya (N) dibagi dengan
luasan penampangnya (A). Perhatikan gambar berikut. Bila batang dengan panjang
L ditarik hingga menjadi dua kali panjang semula, atau dengan kata lain,
pertambahan panjang yang dialami sama dengan panjang semula, sehingga
ΔL = L. ini
berarti ε= ΔL / Lε=Lε =...........................................................(pers.
1)
Jika persamaan 1 dimasukan kedalam hukum
Hooke ε = σ / E, maka didapat 1 = σ / E Ini berarti σ = E Nah, sekarang
terlihat berapa besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk meregangkan sebuah benda menjadi dua kali dari panjang semula, yaitu sebesar modulus elastisitasnya (dengan
anggapan luas penampangnya tidak berubah) Jika hubungan tegangan dan regangan
dibuat dalam bentuk grafik tersebut terletak dalam suatu garis lurus (linear)
sehingga terdapat kesebandingan antara tegangan dan regangan seperti pada
gambar dibawah ini.
Hubungan tegangan – regangan
seperti ini adalah linear, dimana
regangan berbanding lurus dengan tegangannya, Bahan benda yang memiliki bentuk
diagram tegangan-regangan seperti ini disebut bahan elastis linear, dimana
bahannya memiliki modulus elastisitas yang konstan. Hukum Hooke berlaku dalam
keadaan ini. Namun dalam kenyataan, tidak
selalu tegangan itu berbanding lurus dengan regangan, dimana apabila
nilai dari tegangan dan regangan apabila dipetakan dalam bentuk titik-titik,
maka tidak terbentuk hubungan linear didalamnya seperti pada gambar berikut
ini. Hubungan tegangan– regangan seperti diatas adalah non-linear, dimana regangan tidak
berbanding lurus dengan tegangannya. Bahan benda yang memiliki bentuk
diagram tegangan dimana setiap nilai tegangan dan regangan g terjadi dipetakan
kedalamnya dalam bentuk titik-titik, maka titik-titik regangan seperti itu
disebut bahan elastis non-linear, dimana bahannya tidak memiliki modulus
elastisitas yang konstan. Hukum Hooke tidak berlaku dalam keadaan ini. Ada juga
suatu keadaan hubungan tegangan-regangan dimana hubungan linearnya terjadi
pada nilai tegangan yang rendah (hukum Hooke berlaku) dan setelah nilai
tegangannya naik maka hubungannya tidak linear lagi, sehingga hukum Hooke tidak
berlaku, diperlihatkan pada gambar berikut ini.
0 comments