Sunday, November 15, 2009

ELASTISITAS

Judul Materi : Menjelaskan sifat elastisitas benda dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
SKL : Menjelaskan gejala alam dan keberaturannya dalam cakupan mekanika benda titik, benda tegar, kekekalan energi, elastisitas, impuls, dan momentum

ELASTISITAS


Oleh : Priska Marina Nimas Ayu S.

Kelas : XII IPA 2 / 28 / SMA Pangudi Luhur Yogyakarta

Email : prizka.liciouz@hotmail.com

MyBlog : www.boredbutcute.blogspot.com




A.      Pengertian Elastisitas

Kita sudah mengenal kat "elastis" dalam keseharian. Contohnya: sebuah karet gelang yang direntangkan, jika dilepas kembali ke bentuknya semula. Sebuah pegas yang digantungi beban pada salah satu ujungnya, akan kembali ke panjang semula jika beban diambil kembali. Sifat benda yang dapat kembali ke bentuknya semula setelah gaya yang diberikan dihilangkan disebut elastisitas. Benda elastis adalah benda yang apabila benda tersebut diberi gaya, akan mengalami perubahan bentuk, dan kembali ke bentuk semula jika gaya dihilangkan misalnya karet, ketapel, pegas. Suatu benda mempunyai batas elastisitas atau kelentingan tertentu. Apabila benda elastis diberi gaya yang melebihi batas elastisitasnya, benda tersebut akan kehilangan elastisitasnya. Artinya benda tersebut tidak dapat kembali ke bentuk semula.Sebaliknya benda yang tidak memiliki sifat elastis misalnya plastisin, lumpur, dan tanah liat disebut benda tidak elastis (plastik).

B.      Perubahan Bentuk

Benda yang dikenai gaya tertentu mengalami perubahan bentuk.   Perubahan bentuk bergantung pada arah dan letak gaya-gaya itu diberikan. Ada tiga jenis perubahan bentuk yaitu regangan, mampatan, dan geseran.

  1. Regangan adalah perubahan bentuk yang dialami benda jika dua buah gaya yang sama besar bekerja berlawanan arah pada ujubg-ujubg benda, dengan arah menjauhi benda sehingga benda bertambah panjang sebesar L.
  2. Mampatan adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang sama besar bekerja berlawanan arah pada ujung-ujung benda dengan arah menuju pusat benda sehingga benda bertambah pendek sebesar L.

Geseran adalah perubahan bentuk yang dialami benda jika dua buah gaya yang sama besar bekerja berlawanan arah pada sisi-sisi bidang benda sehingga permukaan benda mengalami pergeseran  sebesar L


Penerapan Elastisitas dalam kehidupan sehari-hari


Berikut ini beberapa penerapan elastisitas dalam kehidupan kita.

Kita mulai dari teknologi yang sering kita gunakan, yaitu sepeda motor atau mobil.

 

Gambar diatas adalah pegas yang digunakan sebagai peredam kejutan pada kendaraan sepeda motor. Istilah kerennya pegas digunakan pada sistem suspensi kendaraan bermotor. Tujuan adanya pegas ini adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai melewati permukaan jalan yang tidak rata. Ketika sepeda motor melewati jalan berlubang, gayaberat yang bekerja pada pengendara (dan gaya berat motor) akan menekan pegas sehingga pegas mengalami mampatan. Akibat sifat elastisitas yang dimilikinya, pegas meregang kembali setelah termapatkan. Perubahan panjang pegas ini menyebabkan pengendara merasakan ayunan. Dalam kondisi ini, pengendara merasa sangat nyaman ketika sedang mengendarai sepeda motor. Pegas yang digunakan pada sepeda motor atau kendaraan lainnya telah dirancang untuk mampu menahan gaya berat sampai batas tertentu. Jika gaya berat yang menekan pegas melewati batas elastisitasnya, maka lama kelamaan sifat elastisitas pegas akan hilang. Oleh karena itu, agar pegas sepeda motor-mu awet muda, maka sebaiknya jangan ditumpangi lebih dari tiga orang. Perancang sepeda motor telah memperhitungkan beban maksimum yang dapat diatasi oleh pegas (biasanya dua orang).

Pegas bukan hanya digunakan pada sistem suspensi sepeda motor tetapi juga pada kendaraan lainnya, seperti mobil, kereta api, dkk.

 

Pada mobil, terdapat juga pegas pada setir kemudi. Untuk menghindari benturan antara pengemudi dengan gagang setir, maka pada kolom setir diberi pegas. Berdasarkan hukum I Newton (Hukum Inersia), ketika tabrakan terjadi, pengemudi (dan penumpang) cenderung untuk terus bergerak lurus. Nah, ketika pengemudi bergerak maju, kolom setir tertekan sehingga pegas memendek dan bergeser miring. Dengan demikian, benturan antara dada pengemudi dan setir dapat dihindari.

 Karet Ketapel

Nah, contoh yang sangat sederhana dan mungkin sering anda temui adalah ketapel. Ketika hendak menembak burung dengan ketapel misalnya, karet ketapel terlebih dahulu diregangkan (diberi gaya tarik). Akibat sifat elastisitasnya, panjang karet ketapelakan kembali seperti semula setelah gaya tarik dihilangkan.

Kasur Pegas


Contoh lain adalah kasur pegas. Ketika dirimu duduk atau tidur di atas kasur pegas, gaya beratmu menekan kasur. Karena mendapat tekanan maka pegas kasur termampatkan. Akibat sifat elastisitasnya, kasur pegas meregang kembali. Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya. Akibat adanya gaya gesekan maka suatu saat pegas berhenti bergerak. Dirimu yang berada di atas kasur merasa sangat empuk akibat regangan dan mampatan yang dialami oleh pegas kasur.

Dinamometer


Pernahkah dirimu melihat dinamometer ? mudah-mudahan di laboratorium fisika sekolah anda ada. Dinamometer, sebagaimana tampak pada gambar di samping adalah alat pengukurgaya. Biasanya digunakan untuk menghitung besar gaya pada percobaan di laboratorium. Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas tersebut akan meregang ketika dikenai gaya luar. Misalnya anda melakukan percobaan mengukur besar gaya gesekan. Ujung pegas anda kaitkan dengan sebuah benda bermassa. Ketika benda ditarik, maka pegas meregang. Regangan pegas tersebut menunjukkan ukuran gaya, di mana besar gaya ditunjukkan oleh jarum pada skala yang terdapat pada samping pegas.

Timbangan

   

Pernahkah anda mengukur berat badan ? timbangan yang anda gunakan untuk mengukur berat badan (dalam fisika, berat yang dimaksudkan di sini adalah massa) juga memanfaatkan bantuan pegas. Neraca pegas yang digunakan untuk mengukur berat badan, terdapat juga neraca pegas yang lain (gambar kanan – neraca pegas buah)


   Penerapan elastisitas benda padat pada konstruksi bangunan

Salah satu pemanfaatan sifat elastisitas benda padat dalam konstruksi bangunan adalah berkaitan dengan teknik memperluas ruangan. Berikut ini beberapa cara yang digunakan ahli bangunan dalam memperluas ruang sebuah bangunan (rumah, dkk).

Tiang dan Balok penyanggah pada pintu

Setiap rumah atau bangunan lainnya pasti memiliki pintu atau penghubung ruangan yang bentuknya seperti gambar di bawah. Kebanyakan bangunan menggunakan batu dan bata sebagai bahan dasar (disertai campuran semen dan pasir).


Persoalannya, batu dan bata sangat lemah terhadap tarikan dan geseran walaupun kuat terhadap tekanan. Dirimu bisa membuktikan hal ini. Jika disekitar tempatmu terdapat batu dan bata, jika batu dan bata ditumpuk (disusun secara vertikal) dalam jumlah banyak, batu dan bata tidak mudah patah (bentuknya tetap seperti semula). Dalam hal ini batu dan bata sangat kuat terhadap tekanan. Tetapi jika batu dan bata mengalami tegangan tarik dan tegangan geser, batu dan bata mudah patah. Oleh karena itu digunakan balok untuk mengatasi masalah ini. Balok mampu mengatasi tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser. Jika anda amati balok penyanggah pada pintu rumah, tampak bahwa balok tersebut tidak berubah bentuk. Sebenarnya terdapat perubahan bentuk balok (amati gambar di bawah), hanya perubahannya sangat kecil sehingga tidak tampak ketika dilihat dari jauh. Bagian atas balok mengalami mampatan akibat adanya tegangan tekan yang disebabkan beban di atasnya (batu dan bata dkk), sedangkan bagian bawah balok mengalami pertambahan panjang (akibat tegangan tarik). Tegangan geser terjadi di dalam balok.


Lengkungan setengah lingkaran

Pernahkah dirimu melihat pintu atau penhubung ruang sebuah bangunan seperti tampak pada gambar di bawah ? lengkungan setengah lingkaran ini pertama kali diperkenalkan oleh orang romawi. Apabila dirancang dengan baik maka batu-batu yang disusun melengkung mengalami tegangan tekan (batu-batu saling berdempetan) sehingga dapat menahan beban berat yang ada di atasnya. batu sangat kuat terhadap tekanan.


SOAL & PEMBAHASAN

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan benar !

  1. Apakah pengertian elastisitas ?
  2. Sebutkan ciri-ciri benda elastis dan non elastis ! Berikan 2 contohnya !
  3. Jelaskan dan gambarkan 3 (tiga) jenis perubahan bentuk !'
  4. Bagaimana pengaruh gaya yang berlebihan terhadap sifat keelastisan bahan ?
  5.  

Benda elastis

Benda non elastis

karet

pegas

balon

kayu

tanah liat

lumpur

 

Berdasarkan table di atas, analisislah mengapa benda-benda tersebut dikelompokkan ke dalam benda elastis dan non elastis ?



Pembahasan

1.    Elastisitas adalah sifat sebuah benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang diberikan pada benda itu dihilangkan.

2.    Ciri benda elastis : jika diberi gaya akan mengalami perubahan bentuk, dan apabila gaya dihilangkan, benda akan kembali ke bentuk semula.

Contohnya : balon, karet gelang.

Ciri benda non elastis : jika diberi gaya, akan mengalami perubahan bentuk atau perpindahan posisi, tetapi jika gaya yang diberikan dihilangkan, benda tidak akan kembali ke bentuk/ posisi semula.

Contoh : kayu, tanah liat, Lumpur.

3.   a. Regangan adalah perubahan bentuk yang dialami benda jika dua buah gaya yang sama besar bekerja berlawanan arah pada ujubg-ujubg benda, dengan arah menjauhi benda sehingga benda bertambah panjang sebesar DL.

b.    Mampatan adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang sama besar bekerja berlawanan arah pada ujung-ujung benda dengan arah menuju pusat benda sehingga benda bertambah pendek sebesar DL.

c.     Geseran adalah perubahan bentuk yang dialami benda jika dua buah gaya yang sama besar bekerja berlawanan arah pada sisi-sisi bidang benda sehingga permukaan benda mengalami pergeseran  sebesar DL

4.      Apabila benda elastis diberi gaya yang melebihi batas elastisitasnya, benda tersebut akan kehilangan elastisitasnya. Artinya benda tersebut tidak dapat kermbali ke bentuk semula.

5.      Karena karet, pegas, dan balon dapat kembali ke bentuk semula jika gaya yang diberikan dihilangkan dan disebut benda elastis. Sedangkan kayu, tanah liat, dan Lumpur tidak dapat kembali ke bentuk semula dan disebut benda tidak elastis.


Soal Latihan

1.      Seorang anak membuat ketapel dari karet yang panjangnya 40 cm dan diameternya 6 mm. Carilah modulus Young karet jika anak menarik ketapel sejauh 20 cm sehingga dapat melontarkan batu seberat 0,2 N dengan kecepatan 20 m/det.(Abaikan perubahan luasan penampang ketika ketapel ditarik).

2.      Seutas kawat akan bertambah panjang sejauh 2 mm dari keadaan mula-mula (tanpa teregang) jika dikenakan gaya sebesar 250 N. Berapa gaya yang diperlukan jika ingin direntangkan sejauh 5 mm dari keadaan semula.

3.      Sebuah batang tipis panjangnya 2 meter digantung dari bidang horizontal melalui kawat vertical yang panjangnya sama. Satu kawat dari baja dengan luas penampangnya A1 = 0,1 cm2 dan kawat lainnya dari besi dengan luas penampangnya A2 = 0,2 cm2 (lihat gambar disamping). Carilah posisi sepanjang batang yang membuat dalam keadaan setimbang untuk:


1.      Tegangan kedua kawat sama

2.      Regangan kedua kawat sama


4.      Seutas kawat baja panjangnya l berdiameter d direntangkan secara horizontal di antara dua tempat. Seekor sapi bermassa M digantungkan pada kawat persis ditengahnya sehingga kawat bergerak turun ke bawah sejauh h. Hitung jarak h jika modulus Young Y dan percepatan gravitasi g. (lihat gambar)


5.      Seutas kawat baja panjangnya 1m jari-jari 1mm di ikatkan pada sebuah bola bermassa 2,5 kg pada salah satu ujungnya. Jika diputar ke arah vertical dengan kecepatan 2 putaran/det didasar lingkaran. Hitunglah pertambahan panjang kawat ketika bola berada di dasar (titik paling bawah) jika modulus Young baja 20x10 Nm-2.

6.      Seutas tali sangat elastis terbuat dari karet dengan tetapan Hooke k dalam keadaan tak tertegang panjangnya l. Pada tali tersebut tersangkut sebuah labu kecil yang massanya m (lihat gambar). Kalau dilepaskan secara bebas dibawah pengaruh percepatan gravitasi bumi g dan pemanjangan tali l pada kedudukan terendah dengan l << l, maka hitunglahl ?.


7.      Seutas tali elastik uniform panjangnya 1,1 m ketika ditarik dengan gaya 10 N. Bila ditarik dengan gaya 15 N panjangnya bertambah menjadi 1,15 m. Berapa panjang mula-mula tali.

8.      Beban seberat 32 N di ikatkan pada ujung sebuah kawat baja yang panjangnya 2m dalam keadaan tidak teregang, diputar dalam lingkaran vertical dengan kecepatan sudut 2 putaran/det di titik terbawah lingkaran itu. Jari-jari kawat 1 mm. Hitung pertamahan panjangnya ketika beban berada di titik terbawah lintasan.

9.      Seutas kawat baja panjangnya 1 m dan luas penampangnya 1mm2 . Jika dikenakan gaya sebesar 200 N untuk menambah panjangnya 1 mm. Berapa besar gaya yang akan digunakan untuk merenggangkan kawat yang sama dari panjang normal 10 m menjadi 10,02 m.


materi ini dapat didownload di sini !


0 comments:

Post a Comment

Arsip Blog