Rumus Elastisitas Fisika dan Contoh Soal Elastisitas Fisika

Posted on

Rumusrumus.com kali ini akan membahas tentang elastisitas pada ilmu fisika dan besaran-besaran pada elastisitas berikut contoh soalnya, untuk lebih jelasnya simak penjabaran dibawah ini

Pengertian Elastisitas

Di dalam ilmu fisika, elastisitas yaitu kecenderungan suatu bahan padat untuk kembali ke bentuk semula setelah terdeformasi.

Benda padat akan mengalami deformasi saat gaya diaplikasikan padanya. Jika bahan tersebut elastis, benda itu akan kembali ke bentuk dan ukuran awalnya ketika gaya dihilangkan.

Alasan fisika untuk perilaku elastis bisa berbeda untuk bahan yang berbeda. Pada logam, kisi (lattice) atom berubah ukuran dan bentuknya saat kerja diaplikasikan (energi ditambahkan) pada sistem).

Ketika gaya dihilangkan, kisi-kisi kembali ke keadaan energi asli yang lebih rendah. Untuk karet dan polimer lain, elastisitas disebabkan dengan peregangan rantai polimer ketika kerja diterapkan.

elastisitas fisika
elastisitas fisika

Besaran-Besaran Elastisitas Fisika

a. Tegangan (stress)
Tegangan yaitu besarnya gaya yang bekerja pada suatu permukaan benda persatuan luas.
Rumus egangan elastisitas yaitu:

b. Regangan (strain)
Regangan dalam elastisitas yaitu pertambahan panjang yang terjadi pada benda karena pengaruh gaya luar per panjang mula-mula benda itu sebelum gaya luar bekerja padanya. Rumus Regangan yaitu:

Karena regangan adalah perbandingan dari 2 besaran yang sejenis maka regangan hanya seperti koefisien (tanpa punya satuan)

c. Mampatan
Mampatan nyaris sama dengan regangan. Bedanya, regangan itu terjadi karena gaya tarik yang mendorong molekul benda terdorong keluar sedangkan mampatan terjadi karena gaya yang membuat molekul benda masuk ke dalam (memampat).

d. Modulus Elastis (Modulus Young)
Definisi dari modulus young yaitu perbandingan antara tegangan dengan regangan.
Rumusnya yaitu :

jika di uraikan rumus tegangan dan regangan di dapat persamaan yaiu

Bunyi Hukum Hooke

Jika pegas ditarik dengan suatu gaya tanpa melampaui batas elastisitasnya, pegas akan bekerja gaya pemulih yang sebanding dengan simpangan benda pada titik seimbangnya tetapi arahnya berlawanan dengan arah gerak benda.

Secara matematis, hukum Hooke dinyatakan dengan rumus

hukum hooke

Tanda negatif pada hukum Hooke memiliki makna gaya pemulih pada pegas akan selalu berlawanan dengan arah simpangan pegas. Tetapan pegas (k) menyatakan bahwaukuran kekakuan pegas. Pegas yang kaku mempunyai nilai k yang besar, sedangkan pegas lunak mempunyai k kecil.

Hukum Hooke untuk Susunan Pegas

Sebuah pegas yang diberi gaya selalu mengalami pertambahan panjang sesuai dengan gaya yang diberikan pada pegas tersebut. Bagaimana andai pegas yang diberi gaya berupa susunan pegas (lebih dari satu)? Berbagai macam susunan pegas antara lain sebagai berikut.

Susunan Seri pegas

Pertambahan panjang pegas yang disusun seri adalah jumlah pertambahan panjang kedua pegas. Maka, tetapan pegas yang disusun seri dihitung:

Maka, ketetapan pegas yang disusun seri dihitung:

Susunan parallel pegas

Gaya mg dipakai untuk menarik kedua pegas hingga pertambahan panjang kedua pegas sama.

Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas yaitu kemampuan pegas untuk kembali ke bentuk awal.

Usaha yang dilakukan untuk menarik pegas atau besarnya energi potensial pegas untuk kembali ke bentuk semula. Besarnya energi potensial pegas dihitung dengan langkah sebagai berikut.

Contoh Soal Elastisitas

Contoh Soal 1.
Sebuah pegas memiliki sifat elastis dengan luas penampamg 100 m2. Jika pegas ditarik dengan gaya 150 Newton. berapakah tegangan dialami pegas ?
Diketahui :
A : 100 m2
F : 150 N
Ditanya :
σ . . . ?
Jawab :
σ : F/A
σ : 150 N / 100 m2
σ : 1.5 N/m2

Contoh soal 2.
Sebuah kawat memiliki panjang 100 cm dan ditarik dengan gaya 100 Newton. kemudian bertambah panjang 10 cm. Tentukanlah regangan kawat ?
Diketahui :
Lo : 100 cm
ΔL : 10 cm
F : 100N
Ditanya :
e . . . . ?
jawab :
e :
ΔL / Lo
e : 10 cm / 100 cm
e : 0.1

Contoh Soal 3.
Diketahui panjang pegas 25 cm. Sebuah balok bermassa 20 gram digantungkan pada pegas kemudian pegas bertambah panjang 5 cm. Tentukan modulus elastisitas andai luas penampang pegas 100 cm2 !
Diketahui :
Lo : 25 cm
ΔL : 5 cm
m : 20 gram : 0.02 kg
F : w : m . g : 0.02(10) : 0.2 N
A : 100 cm : 0.01 m
Ditaya :
E . . . .?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL/Lo)
E : ( 0.2 N/ 0.01 m2) / (5 cm /25 cm )
E : (20 N /m2 )/ (0.2)
E : 100 N/m2

Contoh Soal 4.
Sebuah pegas memiliki panjang 20 cm. Jika modulus elastisitas pegas 40 N/m2 dan luas ketapel 1 m2. berapakah besar gaya yang dibutuhkan agar pegas bertambah panjang 5 cm
Diketahui :
Lo: 20 cm
E : 40 N/m2
A : 1 m2
ΔL : 5 cm
Ditanya :
F . . . . ?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL / Lo)
40 N/m2 : (F / 1 m2) / (5cm/20 cm)
40 N/m2 : ( F/ 1 m2 ) / ¼
160 N/m2 : F/1 m2
F : 160 N

Contoh Soal 5
Seutas kawat logam dengan diameter 1,4 mm dan panjangnya 60 cm digantungi beban dengan massa 100 gram. Kawat itu bertambah panjang 0,3 mm. Jika percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s2, hitunglah:
a. tegangan,
b. regangan, dan
c. modulus Young bahan.

Penyelesaian:

Diketahui

d = 1,4 mm
r = 0,7 mm = 7 x 10-4m
m = 100 g = 0,1 kg
g = 9,8 m/s2
ℓ0 = 60 cm = 0,6 m
∆ℓ = 0,3 mm = 3 x 10-4 mm

Ditanyakan :
a. δ
b. e
c. Y

Demikianlah pembahasan tentang elastisitas fisika, Semoga bermanfaat

Rumus Terkait :