Elastisitas Zat Padat Bagian 1 (Pendahuluan)

Definisi

Elastisitas didefinisikan sebagai sifat bahan yang memungkinkan bahan tersebut kembali ke dimensi aslinya (bentuk dan ukuran) setelah gaya yang diberikan (stress) dihilangkan.

Untuk menentukan ke-elastis-an suatu benda padat dapat dilakukan melalui skema experiment sederhana di bawah ini (biasanya untuk tingkat SMA atau perkuliahn fisika semester awal):

Gbr. 1. skema sederhana percobaan elastisitas bahan 

Sebuah pegas digantungkan pada suatu pengait, kita ukur berapa panjang mula-mula, kemudian ditambahkan beban di bawahnya, misal mulai dari 1 N (gaya berat = mg), kita ukur dan catat berapa penambahan panjangnya, kemudian beban ditambah, misal 2N, kita catat lagi berapa pertambahan panjangnya, dan seterusnya, kemudian kita plot grafik beban vs pertambahan panjang. Maka akan diperoleh grafik sebagai berikut : 

gbr. 2. grafik beban vs pertambahan panjang

Penjelasan Gbr. 2 

OA - proportionality limit

Gaya (stress) meningkat secara linear terhadap extension (strain) sampai titik A. Titik A adalah batas proporsionalitas. 

Grafik garis lurus (OA) mematuhi hukum Hooke yang menyatakan "Di bawah batas proporsionalitas, gaya pemulih, F berbanding lurus dengan extension, e."

secara matematis dituliskan sebagai : 

F = -ke atau biasa ditulis  F = -kx  

dimana :

F adalah gaya yang diberikan (dalam Newton, N), 

x adalah exstension/pertambahan panjang (dalam meter, m) dan 

k adalah konstanta pegas (di N / m).

(Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih berlawanan arah dengan arah simpangannya) 

B - elastic limit

Ini adalah batas elastis dari material. Di luar titik ini, bahan yang direntangkan secara permanen dan tidak akan pernah kembali ke bentuk dan panjang aslinya. Jika gaya (stress) dihilangkan, material/bahan memiliki exstension / pertambahan panjang permanen OT.

Daerah antara dua garis sejajar (AO dan CT) merupakan daerah di mana akan menghasilkan pertambahan panjang permanen OT.

Wilayah OB dikenal sebagai deformasi elastis. Deformasi elastis artinya benda setelah dikenakan gaya misal direnggangkan, kemudian gaya dihilangkan, benda kembali ke dimensi semula (bentuk dan ukuran)

C - yield point 

Yield point merupakan suatu keadaan dengan ditandai perubahan dalam struktur internal material.

Atom saling bertumbukan satu sama lain menghasilkan peningkatan mendadak dalam pertambahan panjang dan penipisan material secara seragam.

Hal ini karena struktur molekul terdistorsi. 

Biasanya disertai dengan 'penipisan' dari materi.

gbr 3. yeild point

CDE 

Daerah ini dikenal sebagai deformasi plastik. Artinya benda setelah dikenakan gaya misal direnggangkan, kemudian gaya dihilangkan, benda tidak kembali ke dimensi semula (terjadi perubahan bentuk dan ukuran)

Ketika gaya (stres) meningkat, exstension (strain) meningkat dengan cepat. 

D - point of maximum force (stress)

Gaya/tegangan maksimum yang  dapat material tahan ketika sedang diregangkan atau ditarik sebelum patah. kadang-kadang disebut Ultimate Tensile Strength (UTS). 

E - fracture (breaking) point

Ini adalah titik di mana break atau fracture material terjadi.

Type Perubahan Bentuk Benda

Selain perubahan bentuk benda dengan ditarik/digantungi beban, ada juga  dengan cara diberi kompresi atau digeser

gbr. 4 jenis tegangan/stress

Gaya yang dikerjakaan pada bahan harus merata di semua permukaan.

Referensi 1

Referensi 2
Referensi 2