Mencari tahu seberapa besar kekuatan yang dapat ditoleransi suatu benda sebelum pecah sangat berguna dalam banyak situasi, terutama bagi para insinyur. Ini harus ditentukan berdasarkan hasil eksperimen, yang pada dasarnya melibatkan pemaparan material terhadap peningkatan jumlah gaya hingga patah atau tertekuk secara permanen. Tetapi melakukan perhitungan sebenarnya untuk mengetahui kekuatan lentur suatu material bisa tampak sangat menantang. Untungnya, asalkan Anda memiliki informasi yang tepat, Anda dapat menangani perhitungan dengan mudah.
Definisi Kekuatan Lentur
Kekuatan lentur (atau modulus pecah) adalah jumlah gaya yang dapat diterima suatu benda tanpa putus atau berubah bentuk secara permanen. Jika ini sulit dilakukan, pikirkan tentang papan kayu yang ditopang di kedua ujungnya.
Jika Anda ingin mengetahui seberapa kuat kayu tersebut, salah satu cara untuk mengujinya adalah dengan menekan bagian tengah papan lebih keras dan lebih keras lagi hingga patah. Gaya dorong maksimum yang dapat ditahan kayu sebelum patah adalah kekuatan lenturnya. Jika sepotong kayu lain lebih kuat, itu akan mendukung kekuatan yang lebih besar sebelum patah.
Kekuatan lentur benar-benar memberi tahu Anda jumlah maksimum tekanan yang dapat diterima material (sehingga Anda mungkin melihat referensi ke "tegangan lentur" juga), dan itu dikutip sebagai gaya (dalam newton atau pound-force) per satuan luas (dalam meter persegi atau persegi inci).
Tes Tiga Titik atau Empat Titik
Ada dua metode pengujian kekuatan lentur, tetapi keduanya sangat mirip. Sampel persegi panjang panjang dari bahan ditopang di ujungnya, jadi tidak ada penopang di tengah, tetapi ujungnya kokoh. Sebuah beban atau gaya kemudian diterapkan ke bagian tengah sampai material pecah.
Untuk sebuah tiga poin uji kekuatan lentur, beban yang terus meningkat diterapkan di tengah sampel sampai ada kerusakan atau tikungan permanen pada material. Mesin uji lentur dapat menerapkan peningkatan jumlah gaya dan secara tepat mencatat jumlah gaya pada titik putus.
SEBUAH empat poin uji lentur sangat mirip, kecuali beban diterapkan pada dua titik secara bersamaan, sekali lagi menuju pusat sampel. Paling mudah untuk menghitung kekuatan lentur ketika satu beban atau gaya diterapkan sepertiga jalan antara tumpuan dan yang kedua diterapkan dua pertiga jalan di antara mereka. Jadi dalam contoh ini sepertiga tengah sampel akan memiliki gaya yang diterapkan di kedua sisinya.
Perhitungan Kekuatan Lentur Uji Tiga Titik
Untuk pengujian tiga titik, kekuatan lentur (diberi simbol σ) dapat dihitung dengan menggunakan:
= 3FL / 2wd2
Ini mungkin terlihat menakutkan pada awalnya, tetapi begitu Anda tahu apa arti setiap simbol, itu adalah persamaan yang cukup sederhana untuk digunakan.
F berarti gaya maksimum yang diterapkan, L adalah panjang sampel, w adalah lebar sampel dan d adalah kedalaman sampel. Jadi untuk menghitung kekuatan lentur (σ), kalikan gaya dengan panjang sampel, lalu kalikan dengan tiga. Kemudian kalikan kedalaman sampel dengan dirinya sendiri (yaitu, kuadratkan), kalikan hasilnya dengan lebar sampel dan kemudian kalikan dengan dua. Terakhir, bagi hasil pertama dengan yang kedua.
Dalam satuan SI, panjang, lebar dan kedalaman akan diukur dalam meter, sedangkan gaya akan diukur dalam newton, dengan hasil dalam pascal (Pa), atau newton per meter kuadrat. Dalam satuan Imperial, panjang, lebar, dan kedalaman akan diukur dalam inci, dan gaya akan diukur dalam pound-force, dengan hasil dalam pound per inci persegi.
Perhitungan Kekuatan Lentur Uji Empat Titik
Tes empat poin menggunakan simbol yang sama dengan perhitungan tes tiga poin. Tetapi dengan asumsi bahwa dua beban atau gaya diterapkan sehingga mereka membagi sampel menjadi tiga, terlihat jauh lebih sederhana:
= FL / wd2
Perhatikan bahwa ini persis sama dengan rumus tegangan lentur untuk pengujian tiga titik, tetapi tanpa faktor 3/2. Jadi cukup kalikan gaya yang diterapkan dengan panjangnya, lalu bagi dengan lebar material dikalikan dengan kuadrat kedalamannya.