contoh soal elastisitas bahan

10 Contoh Soal Elastisitas : Tegangan, Regangan dan Modulus Young

Leave a Comment / Soal Jawab / By

GuruOnlinee.com – Halo sobat cerdas, dalam artikel ini kita akan membahas Contoh Soal Elastisitas Bahan. Namun sebelum membahas contoh soalnya, terlebih dahulu akan dijelaskan secara singkat materi tentang Elastisitas Bahan. Yuk simak pembahasan contoh-contoh soal materi elastisitas bahan berikut:

A. Teori Singkat

Elastisitas bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk awalnya setelah gaya luar yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan. Adapun benda-benda yang bersifat elastis contohnya adalah karet gelang, pegas, pelat logam dll.

Sedangkan lawan dari elastis adalah plastis. Bahan plastis adalah benda yang tidak dapat kembali ke bentuk awalnya setelah gaya yang mengenainya dihilangkan. Contoh benda plastis antara lain plastisin, lumpur, dan tanah liat.

Diantara besaran-besaran yang berkaitan dengan elastisitas bahan yaitu tegangan (stress), regangan (strain), dan modulus elastisitas.

1. Tegangan (stress)

Tegangan (stress) σ diartikan sebagai perbandingan antara gaya F yang bekerja pada suatu benda dengan luas penampang A. Perhatikan gambar berikut!

tegangan/stress
Sumber : Saripudin, dkk. (2009)

Benda di atas ditarik dengan gaya F kearah kiri dan kanan, dengan luas penampang masing-masing sebesar A. Benda tersebut mengalami tegangan/stress akibat gaya tersebut diantara kedua gaya yang bekerja. Berikut rumus Tegangan/Stress :

\tau=\frac{F}{A}

Keterangan :

σ = Tegangan/stress (N/m2 atau pascal)

F = Gaya tekan/tarik (N)

A = Luas penampang (m2)

2. Regangan (strain)

Regangan ialah perubahan ukuran atau bentuk benda yang mengalami tegangan. Perhatikan gambar berikut!

regangan/strain
Sumber : Saripudin, dkk. (2009)

Benda di atas diberi gaya F kearah kiri dan kanan. Gaya tersebut membuat benda tertarik ke kiri dan ke kanan yang mengakibatkan panjang benda bertambah. Panjang benda awalnya adalah lo. Setelah mendapat gaya tarik sebesar F, maka batang tersebut berubah panjangnya menjadi l. Berikut rumus Regangan:

e=\frac{\Delta l}{l_0}

atau

e=\frac{l-l_0}{l_0}

 e = regangan (tidak bersatuan)

Δl = pertambahan panjang (m)

lo= panjang mula-mula (m)

3. Modulus Elastisitas

Modulus Elastisitas atau sering juga disebut dengan Modulus Young adalah perbandingan antara tegangan dan regangan suatu benda. Secara matematis, modulus elastisitas E dirumuskan sebagai berikut:

Rumus Modulus Elastisitas

satuan E adalah N/m2.

Besar nilai Modulus Elastistas young tergantung pada jenis bahan. Berikut tabel nilai Modulus Elastisitas pada beberapa bahan:

tabel modulus elastisitas
Sumber : Kanginan, M. (2017)

B. Rangkuman

  1. Benda elastis adalah benda yang dapat kembali ke ukuran semula ketika gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan.
  2. Benda plastis adalah benda yang tidak dapat kembali ke bentuk semula ketika
    gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan.
  3. Stres adalah perbandingan gaya yang bekerja pada benda dengan luasan pada
    benda yang mendapat gaya.
  4. Strain adalah perbandingan antara pertambahan panjang benda dengan
    panjang awal.
  5. Modulus elastisitas atau modulus Young adalah perbandingan antara
    stres dan strain.

C. Contoh Soal

Contoh Soal 1

Sebuah pegas mempunyai sifat elastis yang luas penampangnya 100 m2. Apabila pegas tersebut ditarik dengan gaya 150 Newton, maka berapa tegangan yang terjadi pada pegas tersebut adalah . . . .

Pembahasan

Diketahui :

A = 100 m2

F = 150 N

Ditanyakan :

σ = . . . ?

Rumus :

\tau=\frac{F}{A}

\tau=\frac{150}{100}

\tau=1,5 N/m^2

Contoh Soal 2

Suatu pegas ditarik dengan gaya 150 Newton, jika luas penampang pegas 2,5 m2. Tentukan besar tegangan pegas tersebut!

Pembahasan

Diketahui :

F = 150 N

A = 2,5 m2

Ditanyakan :

σ = . . . ?

Rumus :

\tau=\frac{F}{A}

\tau=\frac{150}{2,5}

\tau=60 N/m^2

Contoh Soal 3

Pegas dalam sebuah penampang 0,5 mm2 ditarik dengan gaya sebesae 2,5 N, tegangan pada pegas tersebut adalah . . .

Pembahasan

Diketahui :

F = 2,5 N

A = 0,5 mm2 = 0,0000005 m2 = 5×10-7

Ditanyakan :

σ = . . . ?

Rumus :

\tau=\frac{F}{A}

\tau=\frac{2,5}{5x10^{-7}}

\tau=5x10^{-8} N/m^2

Contoh Soal 4

Seutas tali mempunyai panjang mula-mula 80 cm, kemudian ditarik hingga panjang tali tersebut menjadi 80,04 cm. Regangan talinya adalah . . .

Pembahasan

Diketahui :

lo= 80 cm

l = 80,04 cm

Ditanyakan :

e = . . . ?

Rumus :

e=\frac{\Delta l}{l_0}

e=\frac{l-l_0}{l_0}

e=\frac{80,04-80}{80}

e=\frac{0,04}{80}

e=0,0005=5x10^{-4}

Contoh Soal 5

Seutas kawat mempunyai panjang 100 cm dan ditarik dengan gaya 100 N. Kawat tersebut bertambah panjang sebanyak 10 cm. Tentukan regangan kawat tersebut!

Pembahasan

Diketahui :

lo= 100 cm

F = 100 N

Δl = 10 cm

Ditanyakan :

e = . . . ?

Rumus :

e=\frac{\Delta l}{l_0}

e=\frac{10}{100}

e=0,1

Contoh Soal 6

Seutas senar mempunyai panjang mula-mula 100 cm ditarik hingga tali tersebut mengalami pertambahan panjang 2 mm. Tentukan regangan senar tersebut!

Pembahasan

lo= 100 cm = 1000 mm

Δl = 2 mm

Ditanyakan :

e = . . . ?

Rumus :

e=\frac{\Delta l}{l_0}

e=\frac{2}{1000}

e=0,002=2x10^{-3}

Contoh Soal 7

Sebuah tali mempunyai tegangan 100 N/m2 dan regangan 500, hitunglah modulus young tali tersebut . . . N/m2

Pembahasan

Diketahui :

σ = 100 N/m2

e = 500

Ditanyakan :

E = . . . ?

Rumus :

E=\frac{\tau}{e}

E=\frac{100}{500}

E=0,2 N/m^2

Contoh Soal 8

Tegangan yang terjadi karena gaya bekerja pada sebuah batang adalah 2 x 106 N/m2. Jika panjang batang adalah 4 m dan modulus elastisnya adalah 2,5 x 108 N/m2, pertambahan panjang batang adalah …. (cm)

Pembahasan

Diketahui :

σ = 100 N/m2

lo = 4 m

E = 2,5 x 108 N/m2

Ditanyakan :

Δl = . . . ?

Rumus :

E=\frac{\tau}{e}

E=\frac{\tau}{\Delta l / l_0}

E=\frac{\tau x l_0}{\Delta l}

\Delta l=\frac{\tau x l_0}{E}

\Delta l=\frac{100x4}{2,5x10^8}

\Delta l=1,6x10^{-6}m

Contoh Soal 9

Seorang pemanjat tebing terjatuh dan bergantung pada seutas tali yang ia ketahui sebelumnya memiliki panjang 15 m dan berdiameter 9,6 mm. Namun, dalam keadaan seperti itu, tali tersebut bertambah panjang 2,8 cm. Modulus young tali tersebut jika massa pemanjat tebing itu 95 kg adalah . . .

Pembahasan 9

Diketahui :

lo = 15 m

d = 9,6 mm = 9,6 x 10-3 m

Δl = 2,8 cm = 2,8 x 10-2 m

m = 95 kg

Ditanyakan :

E = . . . ?

Rumus :

E=\frac{Fxl}{Ax\Delta l}

E=\frac{(mxg)xl}{(1/4)\pi d^2x\Delta l}

E=\frac{(95x10)x15}{(1/4)3,14x(9,6 x 10^-3)^2x2,8 x 10^{-2}}

E=\frac{14.250}{2,03x10^{-6}}

E=7019,704x10^6 N/m^2

E=7,02x10^9 N/m^2

Contoh Soal 10

Tiang beton mempunyai tinggi 5 meter dan luas penampang lintang 3 m2 menopang beban ber­massa 30.000 kg. Jika g = 10 m/s2. Modulus elastis Young beton adalah 20 x 109 N/m2. Hitunglah (a) Tegangan tiang (b) Regangan tiang (c) Perubahan tinggi tiang !

Pembahasan

Diketahui :

l = 5 m

A = 3 m2

m = 30.000 kg

g = 10 m/s2

E = 20 x 109 N/m2

Ditanyakan :

a. σ = . . . ?

b. e = . . . ?

c. Δl = . . . ?

Rumus :

a. σ = . . . ?

\tau=\frac{F}{A}

\tau=\frac{mxg}{A}

\tau=\frac{30.000x10}{3}

\tau=100.000 N/m^2

\tau=10^5 N/m^2

b. e = . . . ?

E=\frac{\tau}{e}

e=\frac{\tau}{E}

e=\frac{10^5}{20 x 10^9}

e=0,5x10^{-5}

e=5x10^{-6}

c. Δl = . . . ?

e=\frac{\Delta l}{l_0}

\Delta l = e xl_0

\Delta l =5x10^{-6}x5

\Delta l =25x10^{-6} m

Demikianlah pembahasan kita terkait Contoh soal dan Pembahasan Materi Elastisitas Bahan : Tegangan, Regangan, dan Modulus Young . Terima kasih, Semoga bermanfaat.

Untuk memahami Fisika lebih dalam, yuk baca berbagai materi Fisika SMA pada halaman website ini dengan mengklik: Materi Fisika SMA

Related Posts

Leave a Reply

Get 30% off your first purchase

Got it!
X