Sifat Elastisitas Bahan (Tegangan, Regangan dan Modulus Elastisitas Bahan) Untuk SMK Kelas X

Tegangan, regangan, dan modulus elastisitas terjadi pada benda yang dikenai gaya tertentu akan mengalami perubahan bentuk. Perubahan bentuk bergantung pada arah dan letak gaya-gaya tersebut diberikan. Ada tiga jenis perubahan bentuk yaitu regangan, mampatan, dan geseran.

Advertisment

Pengertian Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastisitas

 

1. Regangan. Renggangan merupakan perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menjauhi pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda.
2. Mampatan. Mampatan adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menuju pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda.
3. Geseran. Geseran adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah dikenakan pada sisi-sisi bidang benda.

Tegangan (stress)

Tegangan (stress) pada benda, misalnya kawat besi, didefinisikan sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Tegangan diberi simbol σ (dibaca sigma). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

F : besar gaya tekan/tarik (N)
A : luas penampang (m²)
σ : tegangan (N/m²)

Bila dua buah kawat dari bahan yang sama tetapi luas penampangnya berbeda diberi gaya, maka kedua kawat tersebut akan mengalami tegangan yang berbeda. Kawat dengan penampang kecil mengalami tegangan yang lebih besar dibandingkan kawat dengan penampang lebih besar. Tegangan benda sangat diperhitungkan dalam menentukan ukuran dan jenis bahan penyangga atau penopang suatu beban, misalnya penyangga jembatan gantung dan bangunan bertingkat.

Regangan (strain)

Regangan (strain) didefinisikan sebagai perbandingan antara penambahan panjang benda ΔX terhadap panjang mula-mula X. Regangan dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

ε : regangan strain (tanpa satuan)
ΔX : pertambahan panjang (m)
X : panjang mula-mula (m)

Makin besar tegangan pada sebuah benda, makin besar juga regangannya. Artinya, ΔX juga makin besar. Berdasarkan berbagai percobaan di laboratorium, diperoleh hubungan antara tegangan dan regangan untuk baja dan aluminium seperti tampak pada gambar berikut.

 

Grafik perbandingan tegangan terhadap regangan untuk baja dan aluminium

Berdasarkan grafik pada gambar diatas, untuk tegangan yang sama, misalnya 1 × 10⁸ N/m², regangan pada aluminium sudah mencapai 0,0014, sedangkan pada baja baru berkisar pada 0,00045. Jadi, baja lebih kuat dari aluminium. Itulah sebabnya baja banyak digunakan sebagai kerangka (otot) bangunan-bangunan besar seperti jembatan, gedung bertingkat, dan jalan layang.

Modulus Elastisitas (Modulus Young )

Selama gaya F yang bekerja pada benda elastis tidak melampaui batas
elastisitasnya, maka perbandingan antara tegangan (σ) dengan regangan (ε) adalah konstan. Bilangan (konstanta) tersebut dinamakan modulus elastis atau modulus Young (E). Jadi, modulus elastis atau modulus Young merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami oleh suatu benda. Secara matematis ditulis seperti berikut.

Keterangan:

E : modulus Young (N/m² atau Pascall)

Nilai modulus Young untuk beberapa jenis bahan ditunjukkan pada tabel berikut.

 

Modulus Young Beberapa Jenis Bahan

fisikazone.com/tegangan-regangan-dan-modulus-elastisitas/

Induksi Elektromagnetik Untuk SMK Kelas XI

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Induksi Elektromagnetik adalah peristiwa dihasilkannya GGL Induksi jika terjadi perubahan fluks magnet dalam suatu daerah yang dibatasi oleh suatu kawat penghantar.
Arah arus induksi dapat ditentukan dengan aturan yang dikemukakan oleh Lent yaitu arah arus induksi sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan medan magnet yang yang arahnya melawan perubahan yang yang menimbulkannya. 

Pengertian Induksi Elektromagnetik

Induksi Elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya arus listrik akibat adanya perubahan fluks magnetic. Fluks magnetic adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.

Seorang ilmuwan dari Jerman yang bernama Michael Faraday memiliki gagasan bahwa medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Pada tahun 1821 Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Galvanometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Gaya gerak listrik yang timbul akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet disebut GGL induksi, sedangkan arus yang mengalir dinamakan arus induksi dan peristiwanya disebut induksi elektromagnetik.

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi yaitu : (1) Kecepatan perubahan medan magnet, Semakin cepat perubahan medan magnet, maka GGL induksi yang timbul semakin besar. (2) Banyaknya lilitan, Semakin banyak lilitannya, maka GGL induksi yang timbul juga semakin besar. (3) Kekuatan magnet, Semakin kuat gejala kemagnetannya, maka GGL induksi yang timbul juga semakin besar.

---

Penerapan Induksi Elektromagnetik

Induksi elektromagnetik digunakan pada pembangkit energi listrik. Pembangkit energi listrik yang menerapkan induksi elektromagnetik adalah generator dan dinamo.

1. Generator

Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC), dan generator arus bolak-balik (AC). Genarator AC sering disebut alternator. Ciri generator AC menggunakan cincin ganda, sedangkan ciri generator DC menggunakan cincin belah (komutator). Bagian generator yang berputar disebut rotor, sedangkan bagian generator yang tidak berputar disebut stator.

2. Dinamo

Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator.

Perbedaan antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dynamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin).

---

Rumus  Induksi Elektromagnetik

1. Fluks Magnet

Fluks magnet diartikan sebagai perkalian antara medan magnet B (baca: medan magnet) dengan luas bidang A yang letakknya tegak lurus dengan induksi magnetnya. Secara matematis rumus fluks adalah

Φ = BA

Faktanya, induksi magnet B tidak selalu tegak lurus pada bidang, bisa membentuk sudut tertentu. Misalkan ada sebuah induksi medan magnet yang membentuk sudut teta dengan garis normal maka besarnya fluks magnet yang dihasilkan adalah

Φ = BA cos θ

Φ = Fluks magnet
B = induksi magnet
A = luas bidang
θ = sudut antara arah induksi magnet B dengan arah garis normal bidang

Hukum Faraday
Hasil percobaan yang dilakukan faraday menghasilkan sebuah hukum yang berbunyi :

• Bila jumlah fluks magnet yang memasuki suatu kumparan berubah, maka pada ujung-ujung kumparan timbul gaya gerak listrik induksi (ggl induksi)
• Besarnya gaya gerak listrik induksi bergantung pada laju perubahan fluks dan banyaknya lilitan.

Secara matematis ggl yang dihasilkan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus

ε = -N (ΔΦ/Δt)

(tanda negatif menunjukkan arah induksi)

dengan

ε = ggl induksi (volt)
N = jumlah lilitan
ΔΦ/Δt = laju perubahan fluks magnet

dari rumus di atas, untuk menimbulkan perubahan fluks magnet agar menghasilkan ggl induksi dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain:

• memperbesar perubahan induksi magnet B
• memperkecil luas bindang A yang ditembus oleh medan magnet.
• memperkecil suduT

2. Hukum Lenz

Hukum Lenz berbunyi “arus induksi akan muncul di dalam arah yang sedemikian rupa sehingga arah induksi menentang perubahan yang dihasilkan. Dengan kata lain, arah arus induksi yang terjadi dalam suatu penghantar menimbulkan medan magnet yang menentang penyebab perubahan medan magnet tersebut”. Perhatikan gambar di bawah ini

Berdasarkan gambar di atas,

• arah v merupakan arah dari penyebab perubahan
• arah gaya lorentz FL akan selalu berlawanan dengan arah v
• dengan menggunakan aturan tangan kanan, maka diperoleh arah I dari P ke Q

Rumus Hukum Lenz

ε = B. l v

GGL Induksi Diri (Hukum Henry)
Apapbila arus yang mengalir pada suatu penghantar berubah setiap waktu maka pada penghantar tersebut kan terjai ggl induksi diri dan oleh Josep Henry dirumuskan sebagai:

ε = -L (dI/dt)

dengan:

ε = ggl induksi diri (volt)
L = induktansi diri
dI/dt = besarnya perubahan arus tiap satuan waktu (A/s)

Induksi diri (L) adalah ggl yang terjadi dalam suatu penghantar dan terterjadi perubahan kuat arus 1 A setiap detiknya. Besarnya induksi diri pada sebuah penghantar dirumuskan:

L = NΦ/I

dengan:
L = induktansi diri
N = jumlah lilitan kumparan
Φ = fluks magnet (Wb)
I = kuat arus

 http://www.gurupendidikan.com/induksi-elektromagnetik-pengertian-penerapan-dan-rumus-beserta-contoh-soalnya-secara-lengkap/

SIFAT MEKANIKA BAHAN Untuk SMK Kelas X

A. Pendahuluan

Sifat mekanik adalah salah satu sifat yang terpenting, karena sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut. Seringkali bila suatu bahan mempunya sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan.

Misalkan saja baja yang sering digunakan sebagai bahan dasar pemilihan bahan. Baja mempunyai sifat mekanik yang cukup baik, dimana baja memenuhi syarat untuk suatu pemakaian tetapi mempunyai sifat tahan terhadap korosi yang kurang baik. Untuk mengatasi hal itu seringkali dilakukan sifat yang kurang tahan terhadap korosi tersebut diperbaiki dengan cara pengecatan atau galvanising, dan cara lainnya. Jadi tidak harus mencari bahan lain seperti selain kuat juga harus tahan

Sifat – sifat mekanik bahan yang terpenting antara lain :

1.Kekuatan Bahan (strenght of materials) 

kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Atau kemampuan suatu bahan dalam menerima beban, semakin besar beban yang mampu diterima oleh bahan maka benda tersebut dapat dikatakan memiliki kekuatan yang tinggi. Dalam kurva tegangan – regangan (stress-strain), kekuatan dapat dilihat dari sumbu-y (stress), semakin tinggi nilai stress-nya maka bahan tersebut lebih kuat. Bentuk perbandingan kurva tegangan vs regangan dari ketiga bahan baja dapat dilihat pada gambar berikut :

Perbandingan Kurva Stress-Strain Hasil Uji Tarik 3 Jenis Baja

2. Elastisitas Bahan (elasticity)

Elastisitas adalah sifat benda yang cenderung mengembalikan keadaan ke bentuk semula setelah mengalami perubahan bentuk karena pengaruh gaya (tekanan atau tarikan) dari luar. Benda-benda yang memiliki elastisitas atau bersifat elastis, seperti karet gelang, pegas, dan pelat logam disebut benda elastis. Adapun benda-benda yang tidak memiliki elastisitas (tidak kembali ke bentuk awalnya) disebut benda plastis. Contoh benda plastis adalah tanah liat dan plastisin (lilin mainan).

Ketika diberi gaya, suatu benda akan mengalami deformasi, yaitu perubahan ukuran atau bentuk. Karena mendapat gaya, molekul-molekul benda akan bereaksi dan memberikan gaya untuk menghambat deformasi. Gaya yang diberikan kepada benda dinamakan gaya luar, sedangkan gaya reaksi oleh molekul-molekul dinamakan gaya dalam. Ketika gaya luar dihilangkan, gaya dalam cenderung untuk mengembalikan bentuk dan ukuran benda ke keadaan semula.

3. Kekerasan (hardness) 

Didefinisikan sebagai kemampuan bahan untuk tahan terhadap goresan , pengikisan (abrasi), penetrasi. Sifat ini berkaitan erat dengan sifat keausan (wear resistance). Dimana kekerasan ini juga mempunyai korelasi dengan kekuatan. Contoh aplikasi jika kekerasan bahan ini ditonjolkan adalah penggunaan bahan untuk mata bor. Karena dalam proses pengeboran (drilling) diperlukan perkakas yang sangat keras sehingga mampu mengikis dan menembus benda kerja. Bahan yang sering digunakan untuk mata bor ini adalah baja HSS (High SpeedSteel).

4. Keuletan Bahan (ductility) 

Kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa / tidak mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan dan kembali ke ukuran serta bentuk asalnya. Contoh aplikasi jika sifat kekenyalan bahan yang ditonjolkan adalah penggunaan bahan baja untuk pegas.

5. Ketangguhan (toughness) 

Kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Juga dapat dikatakan sebagai ukuran banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu benda kerja, pada suatu kondisi tertentu. Sifat ini dipengaruhi oleh banyak faktor , sehingga sifat ini sulit untuk diukur Contoh aplikasi jika sifat ketangguhan bahan yang ditonjolkan adalah penggunaan aluminium paduan untuk blok mesin

Beberapa sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan menurut cara pembebanannya, yaitu

• Sifat mekanik statis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban statis yang besarnya tetap atau bebannya mengalami perubahan yang lambat.
• Sifat mekanik dinamis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban dinamis yang besar berubah – ubah, atau dapat juga dikatakan mengejut.

Ini perlu dibedakan karena tingkah laku bahan mungkin berbeda terhadap cara pembebanan yang berbeda.

https://mustazamaa.wordpress.com/2010/04/15/sifat-sifat-mekanik-bahan/
http://teknikmesin.org/sifat-sifat-mekanik-bahan/