Elastisitas

Elastisitas

Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk berubah ukuran sesuai dengan besaran gaya yang diberikan. Setiap benda memiliki sifat elastisitas yang beragam. Terdapat 2 fasa dalam diagram elastisitas bahan: elastis dan plastis.

Apabila gaya yang diberikan masih berada dalam batas kemampuan bahan, bahan akan kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Fasa tersebut dinamakan fasa elastis. Fasa elastis adalah fasa ketika hubungan antara besaran gaya dan perubahan bentuk masih linear.

Apabila gaya yang diberikan melebihi batas kemampuan bahan, bahan akan kehilangankemampuan untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Fasa plastis adalah fasa ketika perubahan ukuran bahan telah menjadi permanen dan tidak dapat kembali lagi.

Tegangan dan Regangan

Terdapat 3 cara perubahan bentuk bahan berdasarkan gaya yang diberikan: perpanjangan, pergeseran, dan pemampatan. Ketiga deformasi tersebut memiliki kesamaan, yaitu bahwa gaya pendeformasi (stress) menghasilkan sebuah deformasi (strain). Gaya dan perubahan bentuk ketiga kasus berbeda, namun nilai mereka berdua proporsional satu dengan yang lain.

• Tegangan

Tegangan (σ) adalah perbandingan antara gaya yang diberikan terhadap luas permukaan bahan yang diberikan gaya. Secara matematis tegangan dapat dirumuskan sebagai:

σ = F/A

• Regangan

Regangan (ε) adalah perbandingan perubahan ukuran terhadap ukuran awal bahan. Setiap jenis perubahan bentuk memiliki perumusan yang berbeda.

 ε = ΔL/L (perpanjangan)

 ε = Δx/L (pergeseran)

 ε = ΔV/V (pemampatan)

Modulus Elastisitas

Tegangan dan regangan memiliki konstanta proporsionalitas. Konstanta proporsionalitas tersebut dikenal dengan istilah modulus elastisitas yang secara umum dirumuskan sebagai:

modulus = tegangan / regangan

Perpanjangan (1-D)

Perpanjangan adalah kasus sederhana, yaitu perubahan dimensi yang sejajar dengan gaya yang sejajar terhadap dimensi bahan. Gaya yang diberikan tegak lurus terhadap luas permukaan bahan. Modulus untuk kasus perpanjangan disebut modulus Young (E) yang dirumuskan menjadi

E = σ/ε = (F/A) / (ΔL/L ) = FL/AΔL

Pergeseran (2-D)

Pada pergeseran, gaya diberikan pada bidang datar yang menghasilkan perubahan bentuk yang tegak lurus dengan panjang bahan. Modulus untuk kasus pergeseran disebut modulus geser (G) yang dirumuskan menjadi

G = (F/A) / (Δx/L )

Pemampatan (3-D)

Pemampatan dirumuskan sebagai berikut:  

        .

ilustrasi pemampatan dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

                                                            

  Ket:

1.         P   = Tekanan (Pa)

2.         B   = Modulus Bulk (N/m³)

3.         V   = Volume Benda (m³)

4.         ∆V = Perubahan Volume (m³)

Poisson Ratio

Poisson ratio dirumuskan sebagai berikut:

Ket:

Hubungan antara E, M, dan B

      

Ket:

1.         B =  Modulus Bulk (N/m³)

2.         E =  Modulus Young (N/m)

3.         V =  Poisson rasio

4.         M= Modulus Geser (N/m)