Penjelasan Tegangan Tarik:Pengertian, Rumus, Satuan, dan Contoh Praktis
Tegangan tarik merupakan konsep penting dalam memahami kekuatan material dan kemampuannya menahan beban di dunia nyata. Ini adalah rasio gaya regangan terhadap luas penampang suatu material. Artikel ini akan membahas tentang definisi tegangan tarik, rumus, dan satuan pengukuran saat dihitung.
Apa itu Stres Tarik?
Tegangan tarik adalah perbandingan gaya regangan yang bekerja pada suatu bahan terhadap luas penampang bahan tersebut. Ini adalah gaya per satuan luas yang menyebabkan suatu benda mengalami tegangan. Tegangan tarik diukur dalam pengujian material standar untuk menunjukkan kekuatan tarik—tegangan maksimum yang dapat ditahan suatu material sebelum patah. Ini adalah parameter kunci dalam pemilihan material dan terjadi ketika gaya regangan bekerja pada suatu material, atau dengan kata lain, ketika suatu benda berada di bawah "tegangan".
Kapan Stres Tarik Terjadi?
Tegangan tarik terjadi ketika suatu gaya regangan bekerja pada suatu bahan, atau dengan kata lain ketika suatu benda berada dalam keadaan tarik.
Apa yang Dapat Dihitung Ketika Tegangan Tarik Bekerja pada suatu Material?
Ketika tegangan tarik bekerja pada suatu material, ada sejumlah sifat penting yang dapat dihitung sebagai hasilnya, termasuk:
1. Modulus Ketahanan
Modulus ketahanan adalah jumlah energi yang tersimpan secara elastis dalam suatu bahan per satuan volume. Ketahanan dihitung sebagai luas di bawah kurva tegangan-regangan tarik, sebelum batas elastis (sebelum bahan mulai mengalami deformasi plastis). Ketahanan menunjukkan energi yang tersimpan dalam suatu material yang berada di bawah tekanan, karena energi dapat dihitung sebagai hasil kali gaya (stres) dan jarak (regangan). Modulus ketahanan khususnya per satuan volume.
2. Modulus Elastis
Modulus elastisitas juga disebut sebagai modulus elastisitas atau modulus Young, dapat dihitung dengan menerapkan tegangan tarik pada suatu bahan. Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan tarik dan regangan memanjang (peregangan). Ini dihitung sebagai gradien kurva tegangan tarik pada bagian elastis. Modulus elastisitas menyimpulkan seberapa besar regangan yang akan dialami suatu material ketika terkena tegangan tarik tertentu.
3. Stres Fraktur
Tegangan patah adalah tegangan tarik yang menyebabkan material patah (patah). Dalam uji tegangan tarik, tegangan patah adalah tegangan yang dicatat pada akhir percobaan ketika terjadi keruntuhan. Untuk material ulet, tegangan saat patah akan lebih rendah dibandingkan tegangan tarik ultimit, karena terjadi necking pada sampel material.
4. Stres Tarik Tertinggi
Tegangan tarik ultimat adalah tegangan tarik maksimum yang mampu ditahan suatu bahan sebelum patah. Selama pengujian (menurut hukum Hooke), tegangan sebanding dengan regangan (peregangan) suatu material pada daerah deformasi elastis. Ketika regangan meningkat, material mulai mengalami deformasi plastis (ireversibel). Tegangan tarik maksimum akan terjadi pada material pada titik deformasi plastis—inilah tegangan tarik ultimat. Ketika regangan meningkat melewati titik ini, tegangan tarik turun hingga patah.
Rumus Tegangan Tarik
Rumus tegangan tarik secara sederhana adalah gaya terhadap luas, ditulis sebagai:
σ =F/A
Tegangan tarik adalah perbandingan gaya regangan yang diterapkan terhadap luas penampang bahan yang mengalami tegangan.
Apa Satuan Tegangan Tarik?
Satuan tegangan tarik adalah pascal (Pa). Ini adalah gaya terhadap luas, mirip dengan tekanan; dengan demikian, tegangan tarik berbagi satuan dengan tekanan. Oleh karena itu, satuannya juga dapat dinyatakan sebagai N/m2, atau sebagai psi. Karena besarnya kekuatan tarik bahan umum, satuan yang paling umum digunakan adalah MPa (1 x 106 Pa).
Apa yang dimaksud dengan Simbol Stres Tarik?
Simbol tegangan tarik adalah huruf kecil Yunani sigma σ.
Bagaimana Menghitung Tegangan Tarik?
Untuk menghitung tegangan tarik, pertama-tama mulailah dengan rumus:
σ =F/A
Tegangan tarik dihitung sebagai gaya tarik yang diterapkan, dibagi dengan luas penampang. Langkah kedua adalah menetapkan gaya yang bekerja pada material, dalam newton atau pound-force. Langkah ketiga adalah menghitung luas penampang tempat gaya bekerja. Ini khususnya adalah luas yang tegak lurus terhadap arah tegangan tarik. Penting untuk mempertimbangkan kemungkinan deformasi benda akibat tegangan tarik yang bekerja padanya. Ketegangan menyebabkan material meregang, sehingga menipiskan material dan mengurangi luas penampangnya. Oleh karena itu, idealnya hal ini harus diukur ketika sedang stres. Terakhir, tegangan tarik dihitung dengan membagi gaya dengan luas penampang.
Bagaimana Memahami Kurva Tegangan Tarik?
Untuk memahami kurva tegangan tarik, penting bagi Anda untuk mempelajari terlebih dahulu bagaimana kurva tersebut dibuat. Bahan yang akan diuji, dalam bentuk halter (atau tulang anjing), dimasukkan ke dalam mesin yang memegang setiap ujungnya. Genggaman kemudian bergerak perlahan, meningkatkan regangan (perpindahan) material, dan menimbulkan tegangan. Regangan ditingkatkan hingga material pecah, dan tegangan diukur seluruhnya. Hubungan antara tegangan dan regangan diplot, dengan regangan yang terus meningkat pada sumbu X, dan tegangan yang dihasilkan pada sumbu Y.
Kedua, ada poin-poin penting yang perlu diidentifikasi pada kurva tegangan tarik—lihat Gambar 1 di bawah:
