Jika Anda mendorong ujung batang karet ke arah satu sama lain, Anda menerapkan akompresikekuatan dan dapat memperpendek batang dengan jumlah tertentu. Jika ujung-ujungnya saling menjauh, gaya tersebut disebutketegangan,dan Anda dapat meregangkan batang memanjang. Jika Anda menarik satu ujung ke arah Anda dan ujung lainnya menjauh dari Anda, menggunakan apa yang disebut amencukurgaya, batang membentang secara diagonal.
Modulus elastisitas (E) adalah ukuran kekakuan suatu material di bawah kompresi atau tarik, meskipun ada juga modulus geser ekivalen. Ini adalah properti material dan tidak tergantung pada bentuk atau ukuran objek.
Sepotong kecil karet memiliki modulus elastisitas yang sama dengan sepotong besar karet.Modulus elastisitas, juga dikenal sebagai modulus Young, dinamai ilmuwan Inggris Thomas Young, menghubungkan gaya meremas atau meregangkan benda dengan perubahan panjang yang dihasilkan.
Apa itu Stres dan Ketegangan?
Menekankan (σ) adalah kompresi atau tegangan per satuan luas dan didefinisikan sebagai:
\sigma=\frac{F}{A}
Di sini F adalah gaya, dan A adalah luas penampang di mana gaya diterapkan. Dalam sistem metrik, tegangan biasanya dinyatakan dalam satuan pascal (Pa), newton per meter persegi (N/m2) atau newton per milimeter persegi (N/mm2).
Ketika stres diterapkan pada suatu objek, perubahan bentuk disebutregangan.Menanggapi kompresi atau ketegangan,regangan normal (ε) diberikan oleh proporsi:
\epsilon=\frac{\Delta L}{L}
Dalam hal iniLadalah perubahan panjang danLadalah panjang aslinya. Regangan normal, atau sederhananyaregangan, tidak berdimensi.
Perbedaan Antara Deformasi Elastis dan Plastik
Selama deformasi tidak terlalu besar, bahan seperti karet dapat meregang, kemudian kembali ke bentuk dan ukuran aslinya ketika gaya dihilangkan; karet telah mengalamielastisdeformasi, yaitu perubahan bentuk yang dapat dibalik. Sebagian besar bahan dapat mempertahankan sejumlah deformasi elastis, meskipun mungkin kecil dalam logam keras seperti baja.
Namun, jika tegangan terlalu besar, material akan mengalamiplastikdeformasi dan berubah bentuk secara permanen. Stres bahkan dapat meningkat sampai pada titik di mana suatu bahan patah, seperti saat Anda menarik karet gelang hingga patah menjadi dua.
Menggunakan Rumus Modulus Elastisitas
Persamaan modulus elastisitas hanya digunakan pada kondisi deformasi elastis akibat kompresi atau tarik. Modulus elastisitas hanyalah tegangan dibagi regangan:
E=\frac{\sigma}{\epsilon}
dengan satuan pascal (Pa), newton per meter persegi (N/m2) atau newton per milimeter persegi (N/mm2). Untuk sebagian besar bahan, modulus elastisitas sangat besar sehingga biasanya dinyatakan sebagai megapascal (MPa) atau gigapascal (GPa).
Untuk menguji kekuatan bahan, instrumen menarik ujung sampel dengan kekuatan yang lebih besar dan lebih besar dan mengukur perubahan panjang yang dihasilkan, kadang-kadang sampai sampel pecah. Luas penampang sampel harus ditentukan dan diketahui, memungkinkan perhitungan tegangan dari gaya yang diterapkan. Data dari pengujian pada baja ringan, misalnya, dapat diplot sebagai kurva tegangan-regangan, yang kemudian dapat digunakan untuk menentukan modulus elastisitas baja.
Modulus Elastis Dari Kurva Tegangan-regangan
Deformasi elastis terjadi pada regangan rendah dan sebanding dengan tegangan. Pada kurva tegangan-regangan, perilaku ini terlihat sebagai daerah garis lurus untuk regangan kurang dari sekitar 1 persen. Jadi 1 persen adalah batas elastis atau batas deformasi reversibel.
Untuk menentukan modulus elastisitas baja, misalnya, pertama-tama tentukan daerah elastisitasnya deformasi dalam kurva tegangan-regangan, yang sekarang Anda lihat berlaku untuk regangan kurang dari sekitar 1 persen, atauε= 0.01. Tegangan yang sesuai pada titik tersebut adalahσ= 250 N/mm2. Oleh karena itu, dengan menggunakan rumus modulus elastisitas, modulus elastisitas baja adalah
E=\frac{\sigma}{\epsilon}=\frac{250}{0.01}=25.000\text{ N/mm}^2
