Hai para Quipperian, apakah ada Quipperian yang masih suka bermain ketapel? Kalau ketapel ditarik, pasti karetnya kencang kan? Jika terus ditarik melebihi ambang batas kelenturan karet, tentunya karet tidak akan bisa kembali ke ukuran semula hingga putus.
Dalam hal ini, karet yang digunakan dalam ketapel bersifat elastis. Seberapa elastis karet yang digunakan? Untuk mengetahui seberapa elastis karet, pertama-tama Anda harus mengetahui modulus elastisitasnya. Lalu, apa yang dimaksud dengan modulus elastisitas? Yuk, lihat selengkapnya!
Definisi Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas adalah ukuran kuantitatif yang menunjukkan tingkat ketahanan suatu material terhadap deformasi ketika mengalami gaya eksternal.
Deformasi yang dimaksud meliputi perubahan bentuk benda. Semakin besar modulus elastisitas bahan, semakin kecil kemungkinan bahan mengalami deformasi. Sebaliknya, semakin kecil modulus elastisitas bahan, semakin mudah untuk berubah bentuk.
Misalnya saat kamu menarik karetnya, pasti karetnya akan mudah melar. Berbeda halnya dengan kawat. Saat Anda menarik, pasti kawat tidak akan berubah bentuk atau mempertahankan ukuran atau bentuknya.
Artinya, modulus elastisitas kawat lebih besar daripada karet. Dalam hal ini, karet disebut bahan elastis, sedangkan kawat disebut bahan tidak elastis.
Komponen Modulus Elastisitas
Saat mempelajari modulus elastisitas, Anda akan mengenal tiga komponen penting, yaitu tegangan, regangan, dan modulus Young. Lalu, apa perbedaan dari ketiganya?
Menekankan
Stres adalah besarnya gaya yang bekerja pada bahan per satuan luas. Semakin kecil luas penampang material maka semakin besar tegangan yang akan dihasilkan. Sebaliknya, semakin besar luas penampang material, semakin kecil tegangan yang akan dihasilkan. Secara matematis, stres dirumuskan sebagai berikut.
Deskripsi Rumus
σ = tegangan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas bahan (m2)
Strain
Regangan atau regangan adalah ukuran kuantitatif yang menunjukkan betapa mudahnya suatu benda bertambah panjang ketika diberi gaya.
Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang suatu bahan dengan panjang bahan awal. Semakin besar regangan suatu bahan, semakin mudah bahan itu bertambah panjang.
Sebaliknya, semakin kecil nilai regangan suatu bahan, maka semakin sulit suatu bahan bertambah panjang.
Misalnya, regangan karet lebih besar daripada pegas karena ketika dikenai gaya, karet lebih mudah bertambah panjang. Secara matematis, regangan dirumuskan sebagai berikut.
Deskripsi Rumus
e = regangan (tidak bersatu)
∆L = pertambahan panjang bahan (m)
L0 = panjang bahan awal (m)
modulus Young
Modulus Young adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Nilai modulus Young untuk setiap jenis bahan berbeda dan tetap. Artinya berapapun ukuran materialnya, nilai modulus Young akan selalu sama.
Namun, Anda masih dapat menemukan nilai Modulus Young dari bahan yang tidak diketahui. Secara matematis, modulus Young diformulasikan sebagai berikut.
Jika diterjemahkan, menjadi:
Deskripsi Rumus
σ = tegangan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas bahan (m2)
e = regangan (tidak bersatu)
∆L = pertambahan panjang bahan (m)
L0 = panjang bahan awal (m)
Berikut adalah tabel modulus Young untuk beberapa jenis bahan
| nama material | Modulus Young (N/m2) |
|---|---|
| Tembaga | 11×1010 |
| aluminium | 7×1010 |
| Kuningan | 9×1010 |
| Nikel | 21×1010 |
| Timah | 7×1010 |
| Wolfram | 41×1010 |
| Karet | 0,05×1010 |
Dari tabel di atas, material yang memiliki modulus Young paling tinggi adalah tungsten. Sedangkan bahan yang memiliki modulus Young terkecil adalah karet. Maksud saya, apa artinya itu?
Seperti yang telah dibahas pada poin-poin sebelumnya, bahwa semakin kecil nilai modulus elastisitas atau modulus Young, maka semakin mudah suatu bahan mengalami deformasi.
Artinya, di antara semua bahan yang tercantum dalam tabel, tungsten adalah salah satu bahan yang sulit berubah bentuk saat mengalami gaya eksternal, sedangkan karet adalah salah satu yang paling mudah berubah bentuk.
Misalnya menarik karet dengan gaya yang tidak terlalu besar. Tentunya karet akan sangat mudah melar.
Penerapan Modulus Elastisitas dalam Kehidupan Sehari-hari
Anda mungkin menjumpai benda-benda yang bersifat elastis atau memiliki nilai modulus elastisitas yang rendah dalam kehidupan sehari-hari, yaitu sebagai berikut.
Tempat tidur musim semi
Saat tidur di spring bed, pasti kamu akan merasa terpental ke atas dan ke bawah, kan? Pantulan tersebut disebabkan oleh adanya pegas pada bantalan di bawah spring bed. Dalam hal ini, pegas berfungsi meredam getaran, sehingga Anda bisa merasa nyaman. Selain menambah sensasi nyaman, kehadiran pegas juga berfungsi agar spring bed tidak mudah kempes.
Timbangan gantung
Pernahkah Anda melihat timbangan gantung? Jika Anda perhatikan baik-baik, ada pegas di bagian dalam timbangan. Nah, saat sebuah beban digantungkan pada timbangan, pegas akan meregang hingga jarum timbangan menunjuk tepat ke timbangan timbangan.
Hal ini menunjukkan bahwa pegas mudah berubah bentuk jika diberi gaya yaitu gravitasi oleh beban. Coba bayangkan, apa jadinya jika pegas diganti dengan tembaga? Tentu saja, timbangan tidak dapat digunakan karena tembaga sulit berubah bentuk saat mengalami gaya.
Pemecah Kejut
Jika Anda memperhatikan sepeda motor Anda, pasti Anda akan menemukan pegas melingkar di kaki-kaki sepeda Anda. Pelintiran pegas ini dikenal sebagai pemecah guncangan. Fungsi shock breaker pada motor adalah untuk menahan getaran, sehingga saat motor anda melewati jalan berlubang tetap terasa nyaman.
Contoh Modulus Masalah Elastisitas
Agar Anda lebih memahami materi kali ini, mari kita lihat contoh soal berikut ini
Contoh Soal 1
Seekor kucing bermassa 2 kg digantung pada kawat yang menjulur dari atas atap. Hasilnya, panjang kawat bertambah 2,5 cm. Jika diameter kawat 10 mm dan panjang kawat 8 m, berapa modulus Young kawat tersebut?
Dikenal :
m = 2 kg
∆L = 2,5 cm = 0,025 m
L=8m
D = 10 mm = 10-2 M
Ditanya: E =…?
Menjawab
Anda dapat menentukan modulus Young kawat dengan rumus berikut
Jadi, Modulus Young kawat tersebut adalah 8,152 × 107 N/m2.
Contoh Soal 2
Sepotong karet dengan diameter penampang 0,1 mm ditarik dengan gaya 50 N. Berapakah tegangan pada karet?
Dikenal :
d = 0,1mm = 10-4 M
r = 5 x 10-5 M
F = 50 N
Ditanya: =…?
Menjawab
Anda dapat menentukan tegangan karet dengan rumus di bawah ini
Jadi, tegangan karetnya adalah 0,636 1010 N/m2.
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers
