Dalam kehidupan sehari – hari sering dijumpai benda – benda yang jika diberi gaya akan menglami perubahan ukuran dan ada pula yang tidak . Contohnya seutas karet yang ditarik akan mengalami perubahan panjang. Setelah tarikan itu dilepaskan , karet akan kembali kekeadaan semula. Namun jika tarikan terhadap karet itu terlalu besar , maka karet itu akan putus atau karet idak kembali kebentuk semula.
Contoh lain yaitu seorang pemanah akan menarik tali busur untuk memberikan dorongan terhadap anak panah. Sifat apa yang terkandung dalam tali tersebut?. Berapa gaya yang dibutuhkan agar ketika tali itu ditarik tetap kembali ke keadaan semula?. Pertanyaan ini akan dibahas pada bab sifat mekanik bahan.
A. Kekuatan bahan
Kegiatan :
Menentukan besaran – besaran yang mempengaruhi kekuatan bahan
Alat
1. benang nilon 50 cm
2. beban bervariasi
3. penggaris
4. jangka sorong
5. Statif
Cara kerja :
- Ikatkan benang nilon di statip ( benang nilon dapat diganti dengan pentil)
- Ukur panjang mula – mula benang nilon
- Gantungkan beban bervariasi sampai nilon putus, jika menggunakan karet pentil gantungkan beban secara bervariasi sampai karet pentil tidak kembali kebentuk semula
- Lakukan berulang – ulang dengan variasi panjang nilon, ketebalan nilon atau dapat diganti dengan bahan yang lain.
- Catat besaran – besaran apa yang dapat mempengaruhi kekuatan suatu bahan.
Dari kegiatan di atas dipergunakan untuk mengetahui parameter – parameter yang mempengaruhi kekuatan bahan yaitu jenis bahan, gaya yang diberikan pada bahan, panjang mula – mula bahan dan ketebalan bahan .
Jika mula – mula bahan memiliki panjang Lο dan luas penampang A, setelah ditarik dengan gaya F, akan mengalami pertambahan panjang sebesar ΔL. Berikut gambar yang menggambarkan kegiatan di atas :
- Tegangan
Tegangan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
Keterangan :
τ = tegangan benda (N/m)
F = gaya yang diberikan pada benda (N)
A = luas penampang benda (m²)
2. Regangan
Regangan adalah perbandingan atara perubahan panjang benda dengan panjang mula – mula benda akibat gaya yang diberikan pada benda tersebut. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
e = ΔL / Lο
Keterangan :
e = regangan benda
ΔL = perubahan panjang (m)
Lο = panjang mula – mula benda (m)
Contoh soal :
Seutas kawat luas penampangnya 4 mm² kemudian ditarik dengan gaya 4,8 Newton sehingga bertambah panjang 0,04 cm. Bila panjang kawat mula – mula 20 cm. hitunglah :
a. tegangan kawat
b. Regangan kawat
Pembahasan :
diketahui :
A = 4 mm² = 0,000004 m²
F = 4,8 N
Lο = 20 cm = 0,2 m
ΔL = 0,04 cm = 0,0004 m
Ditanya :
a. τ = ……… ?
b. e = ………..?
Jawab :
a. τ = F / A = 4,8 / 0,000004 = 1200000 N/m²
b. e = ΔL / Lο = 0,0004 / 0,2 =0,
Belajar dengan Eksperimen 