3. HANDOUT

(1)

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

Ketika kamu masih kecil, pernahkah kamu

bermain dengan ketapel? Bagaimana bentuk ketapel

setelah kamu selesai bermain? Tentunya ketapel

akan kembali ke bentuk semula bukan? Saat kamu

menarik ketapel, maka ketapel makin panjang. Jika

tarikan dihilangkan, maka bentuknya kembali

seperti semula. Semasa kecil kamu juga mungkin

pernah

pernah bermain,

bermain, tanah

tanah liat,

liat, atau

atau plastisin.

plastisin. Lain

Lain

halnya dengan ketapel, tanah liat saat ditekan akan

berubah bentuk.

A.

A. PENGERTIAN ELASTISITASPENGERTIAN ELASTISITAS Kita sudah mengenal kata “elastis

Kita sudah mengenal kata “elastis” dalam keseharian. Contohnya: sebuah karet gelang” dalam keseharian. Contohnya: sebuah karet gelang yang direntangkan, jika dilepas kembali ke bentuknya semula. Sebuah pegas yang digantungi yang direntangkan, jika dilepas kembali ke bentuknya semula. Sebuah pegas yang digantungi beban

beban pada pada salah salah satu satu ujungnya, ujungnya, akan akan kembali kembali ke ke panjang panjang semula semula jika jika beban beban diambildiambil kembali. Sifat benda yang dapat kembali ke bentuknya semula setelah gaya yang diberikan kembali. Sifat benda yang dapat kembali ke bentuknya semula setelah gaya yang diberikan dihilangkan disebut

dihilangkan disebut elastisitas. Benda elastiselastisitas. Benda elastis adalah benda yang apabila diberi gaya, akan adalah benda yang apabila diberi gaya, akan mengalami perubahan bentuk, dan kembali ke bentuk semula jika gaya dihilangkan

mengalami perubahan bentuk, dan kembali ke bentuk semula jika gaya dihilangkan misalnya misalnya karet, ketapel, pegas. Suatu benda mempunyai batas elastisitas atau kelentingan tertentu. karet, ketapel, pegas. Suatu benda mempunyai batas elastisitas atau kelentingan tertentu. Apabila benda elastis diberi gaya yang melebihi batas elastisitasnya, benda tersebut akan Apabila benda elastis diberi gaya yang melebihi batas elastisitasnya, benda tersebut akan kehilangan elastisitasnya. Artinya benda tersebut tidak dapat kembali ke bentuk semula. kehilangan elastisitasnya. Artinya benda tersebut tidak dapat kembali ke bentuk semula. Sebaliknya benda yang tidak memiliki sifat elastis misalnya plastisin, lumpur, dan tanah liat Sebaliknya benda yang tidak memiliki sifat elastis misalnya plastisin, lumpur, dan tanah liat disebut

disebutbenda tidak elastis (plastik)benda tidak elastis (plastik)..

B.

B. PENGARUH GAYA TERHADAP ELASTISITAS BAHANPENGARUH GAYA TERHADAP ELASTISITAS BAHAN

Jika suatu benda dikenai gaya, maka apa yang terjadi pada benda tersebut? Ada dua Jika suatu benda dikenai gaya, maka apa yang terjadi pada benda tersebut? Ada dua akibat yang mungkin terjadi pada benda yang dikenai gaya, yaitu:

akibat yang mungkin terjadi pada benda yang dikenai gaya, yaitu: Gambar : Ketapel Gambar : Ketapel Sumber : Sumber : http://fisikamemangasyik.files.wordp http://fisikamemangasyik.files.wordp ress.com ress.com

ELASTISITAS

(2)

ELASTISITAS UNTUK SMA/MA KELAS XI

ELASTISITAS UNTUK SMA/MA KELAS XI 22

Berdasarkan kemampuan melakukan perlawanan terhadap perubahan bentuk dan Berdasarkan kemampuan melakukan perlawanan terhadap perubahan bentuk dan volume, benda-benda di alam dibagi menjadi tiga macam wujud, yaitu benda padat, cair, dan volume, benda-benda di alam dibagi menjadi tiga macam wujud, yaitu benda padat, cair, dan gas. Perhatikan Tabel 1 berikut!

gas. Perhatikan Tabel 1 berikut!

Tabel 1. Bentuk dan Sifat Zat Tabel 1. Bentuk dan Sifat Zat Tingkat

Tingkat Wujud Wujud Bentuk Bentuk VolumeVolume Padat

Padat Tetap Tetap TetapTetap

Cair

Cair Berubah-ubah Berubah-ubah TetapTetap Gas

Gas Berubah-ubah Berubah-ubah Berubah-ubahBerubah-ubah

Berdasarkan informasi yang tercantum pada Tabel 1, tampak hanya zat padat saja yang dapat Berdasarkan informasi yang tercantum pada Tabel 1, tampak hanya zat padat saja yang dapat mempertahankan bentuk dan volumenya. Bagaimana hubungan ini dengan elastisitas?

mempertahankan bentuk dan volumenya. Bagaimana hubungan ini dengan elastisitas?

Jika suatu benda padat dipengaruhi gaya kemudian bentuknya berubah (misal Jika suatu benda padat dipengaruhi gaya kemudian bentuknya berubah (misal bertambah

bertambah panjang), panjang), maka maka partikel-partikel partikel-partikel benda benda tersebut tersebut akan akan melakukan melakukan perlawananperlawanan terhadap perubahan bentuk. Perlawanan yang ditimbulkan berupa gaya reaksi untuk terhadap perubahan bentuk. Perlawanan yang ditimbulkan berupa gaya reaksi untuk mempertahankan bentuknya. Gaya ini disebut sebagai gaya elastis. Gaya elastis inilah yang mempertahankan bentuknya. Gaya ini disebut sebagai gaya elastis. Gaya elastis inilah yang akan mengembalikan benda ke bentuk semula.

akan mengembalikan benda ke bentuk semula.

C.

C. PERUBAHAN BENTUK PERUBAHAN BENTUK

Jika suatu benda elastis dikenai dua gaya sejajar yang sama besar dan

berlawanan

berlawanan arah

arah maka

maka benda

benda akan

akan mengalami

mengalami gaya

gaya tegangan

tegangan dan

dan perubahan

perubahan bentuk.

bentuk.

Perubahan bentuk bergantung pada arah dan letak gaya-gaya itu diberikan. Ada tiga

jenis perubahan bentuk yaitu regangan, mampatan, dan geseran.

1.

1. Regangan

Regangan adalah perubahan bentuk yang dialami benda saat dua buah gaya

adalah perubahan bentuk yang dialami benda saat dua buah gaya

yang sama besar bekerja berlawanan arah pada kedua ujung benda, dengan arah

menjauhi benda sehingga benda bertambah panjang sebesar

L.

L.

2.

2. M

Ma

am

mp

pa

atta

an

n adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda saat dua buah

adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda saat dua buah

gaya

gaya yang

yang sama

sama besar

besar bekerja

bekerja berlawanan

berlawanan arah

arah pada

pada kedua

kedua ujung

ujung benda

benda

dengan arah menuju pusat benda sehingga benda bertambah pendek sebesar

L

L

karena dimampatkan.

(3)

3.

3. Geseran

Geseran

adalah perubahan bentuk yang dialami benda jika dua buah gaya yang

sama besar bekerja berlawanan arah pada sisi-sisi bidang benda sehingga

permukaan benda mengalami pergeseran

permukaan benda mengalami pergeseran sebesar

sebesar



L.

D.

D. MODULUS ELASTISITAS ATAU MODULUS YOUNGMODULUS ELASTISITAS ATAU MODULUS YOUNG

Regangan

didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang

dengan panjang awalnya (L).

Regangan :



=

∆∆



.



1

1 



dengan

:

e

=

regangan

,

ΔL =

pertambahan panjang (m) ,

L

00

= panjang awal (m)

Tegangan

didefinisikan sebagai

perbandingan antara gaya tarik (F) yang

dikerjakan pada benda dengan luas penampangnya (A).

Dalam SI tegangan

Gambar : Mampatan pada benda yang berbentuk silinder, gaya bekerja berlawanan arah.

Gambar : Mampatan pada benda yang berbentuk silinder, gaya bekerja berlawanan arah. Sumber : Tipler, Paul A.

Sumber : Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga

Gambar : Geseran pada benda yang berbentuk silinder, gaya berlawanan arah pada sisi Gambar : Geseran pada benda yang berbentuk silinder, gaya berlawanan arah pada sisi Sumber : Tipler, Paul A.

Sumber : Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga

sisi bidang sisi bidang

(4)

ELASTISITAS UNTUK SMA/MA KELAS XI ELASTISITAS UNTUK SMA/MA KELAS XI 44

Tegangan :



=

  

.



2

2 



dengan:

σ = tegangan (Pa)

F

= gaya (N)

A

= luas penampang (m

22

)

Perbandingan

antara

tegangan

dan

regangan

benda

tersebut

disebut

modulus elastisitas atau

modulus Young

. Pengukuran modulus Young dapat

dilakukan dengan menggunakan gelombang akustik, karena kecepatan jalannya

bergantung pada modulus Young. Secara matematis dirumuskan:



=





=

    ∆ ∆  

=

  



 ∆

.

3

3 dengan :

dengan :

E = modulus Young

( (   

)

σ

=

= tegangan

tegangan (Pa)

(Pa)

e

=

regangan

ΔL =

pertambahan panjang (m)

F

= gaya (N)

Lo = panjang mula-mula (m)

A

= luas penampang (m

22

)

Nilai modulus Young b

Nilai modulus Young beberapa jenis bahan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :eberapa jenis bahan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Bahan

Bahan Modulus Young Modulus Young ( ( N/mN/m22₎₎

Aluminium Aluminium 70 70 x x 101099 Baja Baja 200 200 x x 101099 Besi Besi 100 100 x x 101099 Beton Beton 20 20 x x 101099 Granit Granit 45 45 x x 101099 Karet Karet 0,5 0,5 x x 101099 Kuningan Kuningan 90 90 x x 101099

(5)

.. .. B B A A Batas Batas elastisitas elastisitas Titik patah Titik patah Nikel Nikel 210 210 x x 101099 Nikon Nikon 5 5 x x 101099 Timah Timah 16 16 x x 101099 E.

E. HUKUM HOOKEHUKUM HOOKE

Suatu benda yang dikenai gaya akan mengalami perubahan bentuk (volume dan Suatu benda yang dikenai gaya akan mengalami perubahan bentuk (volume dan ukuran). Misalnya suatu pegas akan bertambah panjang dari ukuran semula, apabila ukuran). Misalnya suatu pegas akan bertambah panjang dari ukuran semula, apabila dikenai gaya sampai batas tertentu. Suatu benda yang dikenai gaya akan mengalami dikenai gaya sampai batas tertentu. Suatu benda yang dikenai gaya akan mengalami perubahan

perubahan bentuk bentuk (volume (volume dan dan ukuran). ukuran). Misalnya Misalnya suatu suatu pegas pegas akan akan bertambah bertambah panjangpanjang dari ukuran semula, apabila dikenai gaya sampai batas tertentu. Perhatikan Gambar di dari ukuran semula, apabila dikenai gaya sampai batas tertentu. Perhatikan Gambar di samping! Pemberian gaya

samping! Pemberian gaya FF sebesar sebesar F F A A akan mengakibatkan pegas bertambah panjang akan mengakibatkan pegas bertambah panjang

sebesar ∆ sebesar ∆ x x..

Bahan-bahan yang bersifat elastik dapat bersifat plastik, dimana dalam grafik Bahan-bahan yang bersifat elastik dapat bersifat plastik, dimana dalam grafik

hubungan antara gaya (F) dan pertambahan panjang (Δx) dapat digolongkan menjadi dua hubungan antara gaya (F) dan pertambahan panjang (Δx) dapat digolongkan menjadi dua

daerah. daerah.

 Daerah dimana suatuDaerah dimana suatu bahan,

bahan, misalnya misalnya pegas, pegas, bersifatbersifat elastik disebut

elastik disebut daerah elastikdaerah elastik

(daerah OA). (daerah OA).

 Daerah dimana bahanDaerah dimana bahan (pegas) sudah tidak bersifat (pegas) sudah tidak bersifat

Gambar

Gambar : : Skema Skema pertambahan pertambahan panjang panjang pegaspegas

Sumber : Sumber : http://mafia.mafiaol.com/2012/12/pertambahan http://mafia.mafiaol.com/2012/12/pertambahan pada pada panjang panjang pegas.html pegas.html Gambar : Modulus Young atau M

Gambar : Modulus Young atau M odulus Elastis dari berbagai bahan.odulus Elastis dari berbagai bahan. Sumber : Tipler, Paul A.

(6)

ELASTISITAS UNTUK SMA/MA KELAS XI ELASTISITAS UNTUK SMA/MA KELAS XI 66

Hubungan antara gaya yang meregangkan pegas dan pertambahan panjangnya Hubungan antara gaya yang meregangkan pegas dan pertambahan panjangnya pada

pada daerah daerah elastisitas elastisitas pertama pertama kali kali diselidiki diselidiki oleholeh Robert HookeRobert Hooke (1635 (1635 – – 1703). Hasil 1703). Hasil penyelidikannya

penyelidikannya dinyatakan dinyatakan dalam dalam sebuah sebuah hukum hukum yang yang kemudian kemudian dikenal dikenal sebagaisebagai hukum Hooke

hukum Hooke. Hukum Hooke menyatakan bahwa:. Hukum Hooke menyatakan bahwa: di dalam batas elastisitasdi dalam batas elastisitas (kelentingan) benda,

(kelentingan) benda, gaya

gaya F F sebanding sebanding dengan dengan pertambahan pertambahan panjang panjang benda.benda. Secara matematis dirumuskan Secara matematis dirumuskan dengan persamaan berikut.

dengan persamaan berikut.