Memahami Rumus Tegangan, Regangan, dan Modulus Young

Dalam fisika tegangan berhubungan dengan gaya yang bekerja tiap satuan luas penampang. Selain tegangan dan regangan yaitu perubahan relatif suatu ukuran benda karena pemakaian tegangan. Elastisitas suatu benda saling berkaitan dengan tegangan dan regangan.

Dalam buku Rumus Anti Lupa Fisika, elastisitas adalah kemampuan suatu benda kembali ke bentuk awal. Perubahan bentuk ini terjadi setelah gaya luar yang diberikan pada benda yang dihilangkan. Tetapi, syarat pemberian gaya luar pada benda tidak melebihi sifat elastisitasnya.

Contoh elastisitas yaitu karet gelang yang berbalik arah ketika ditarik. Karet gelang ini dapat direnggangkan dan kembali ke bentuk semula setelah ditarik. Tetapi sebuah benda tidak sepenuhnya elastis. Contohnya karet gelang yang ditarik terlalu kencang. Tarikan ini membuat karet gelang putus atau ukurannya lebih memanjang.

Kelompok Benda Berdasarkan Sifat Elastis

1. Benda Elastis

Benda elastis adalah benda yang diberikan gaya luar. Benda ini kemudian mengalami perubahan ukuran (deformasi). Perubahan ukuran atau bentuk ini terjadi ketika gaya luar dihilangkan. Contoh benda elastis yaitu pegas (per), tali busur, dan karet ketapel.

2. Benda Plastis

Benda plastis kebalikan dari benda elastis. Benda Ini mengalami perubahan baik itu bentuk dan ukuran. Hal ini terjadi setelah gaya luar dihilangkan. Sehingga ukuran dan bentuk benda berubah. Contoh benda plastis yaitu tanah liat (lempung) dan plastisin.

Rumus Tegangan

Setelah memahami konsep elastisitas, ada tegangan dan regangan. Tegangan adalah gaya (F) yang bekerja pada suatu benda. Gaya ini dibagi luas penampang benda (A) yang dikenai gaya. Mengutip dari zenius.net, tegangan adalah gaya yang bekerja per satuan luas. Sehingga Tegangan membuat suatu benda berubah bentuk.

Rumus tegangan yaitu gaya dibagi luas penampang. Satuan luas tegangan adalah N/m². Berikut rumus tegangan:

σ = F/A

Keterangan:

F: Gaya (N)
A: Luas penampang (m²)
σ : Tegangan  (N/m²)

Contoh Soal Tegangan

Diketahui diameter sebuah tali panjangnya 4 cm. Tali tersebut kemudian ditarik menggunakan gaya sebesar 100 N. Berapa tegangan tali yang bisa ditarik?

Diketahui

d = 4 cm
d = 0,04 m
F = 100 N

Ditanya σ?

r = 0,04/2
r = 0,02

A = A = π × r²

A = 3,14 × 0,02²

A = 3,14 × 0,0004

A = 0.001256

A = 12,56 × 10-4

σ = F/A

σ = 100/ 12,56 × 10-4

σ = 7,96 × 10⁴ N/m²

Jadi, tegangan tali yang ditarik Ivan sebesar 7,96 × 10⁴ N/m²

Rumus Regangan

Regangan adalah perubahan relatif ukuran atau bentuk benda, karena pemakaian tegangan. Rumus regangan yaitu pertambahan panjang (m) dibagi dengan panjang mula-mula (m).

e = ∆L/Lo

Keterangan:

e = regangan
∆L = pertambahan panjang (m)
Lo = panjang mula - mula (m)

Rumus Modulus Young (E)

Modulus Young (E) adalah perbandingan antara tegangan dengan regangan suatu benda. Rumusnya yaitu tegangan dibagi regangan.

E = σ/e
E = F/A : ∆L/Lo
E = (F x Lo) : (A x ∆L)

Contoh Soal Regangan dan Modulus Young

Panjang kawat logam yaitu 60 cm. Sedangkan luas penampang yaitu 8 cm². Ujung yang satu diikat pada atap sedangkan ujung lain ditarik dengan gaya 100 N. Kemudian panjang kawat menjadi 66 cm.

Tentukan:

a. Regangan kawat
b. Tegangan pada kawat
c. Modulus elastisitas kawat

Diketahui:

Lo = 60 cm

L = 66 cm

A = 8 x 10^-4 m2

F = 100 N

a. Regangan kawat

e = ∆L/Lo
e = 6/60
e = 0,1

b. Tegangan pada kawat

Lo = 60 cm

L = 66 cm

A = 8 x 10^-4 m2

F = 100 N

c. Modulus elastisitas kawat

E = σ/e

E = 125.000/0,1

E = 1,25 x 106 N/m²