Penjelasan Tegangan Tekan:Pengertian, Satuan, Rumus, dan Contoh Praktis

Ketika gaya luar diterapkan sedemikian rupa sehingga menekan atau menekan suatu benda, hal ini menyebabkan jenis tegangan yang disebut tegangan tekan. Tegangan tekan memaksa atom-atom dalam suatu bahan untuk mencoba bergerak lebih berdekatan daripada yang dimungkinkan oleh struktur kristal dan gaya antar atom. Atom-atom tersebut tergelincir satu sama lain pada bidang kristal yang lebih lemah dan pada cacat dan rongga, menyebabkan tekuk dan akhirnya pecah.
Tegangan tekan adalah prinsip utama dalam ilmu teknik dan material karena mempengaruhi kekuatan dan daya tahan struktur dan material. Biasanya tegangan tekan dinyatakan dalam pascal (Pa) atau pound per inci persegi (psi). Tegangan tekan dapat dihitung dengan membagi gaya yang diterapkan pada suatu benda dengan luas penampang tegak lurus terhadap gaya tersebut.

Kuat tekan adalah tegangan maksimum yang dapat ditahan suatu bahan sebelum patah akibat tekan. Ini adalah parameter penting dalam rekayasa material karena menentukan apakah suatu material cocok untuk aplikasi tertentu. Artikel ini akan membahas tegangan tekan, cara menghitungnya, kapan terjadinya, dan memberikan contohnya.

Apa itu Stres Kompresif?

Tegangan tekan merupakan suatu gaya mekanis yang menyebabkan suatu benda tertekan. Molekul-molekul suatu bahan bergerak mendekat satu sama lain sebagai akibat dari jenis tekanan tertentu ini, yang menyebabkan benda tersebut berubah bentuk atau rusak. Memahami respon material terhadap tegangan tekan merupakan bagian penting dari ilmu teknik dan material karena hal ini mempengaruhi kekuatan, keamanan, dan umur panjang struktur dan benda buatan baik besar maupun kecil.
Robert Hooke—seorang matematikawan dan fisikawan abad ke-17—pertama kali mengusulkan hukum Hooke. Hukum ini menjelaskan hubungan antara tegangan dan regangan suatu material yang terkena gaya tekan atau tarik. Sejak saat itu, pendekatan dan metode baru untuk menghitung dan menganalisis tegangan tekan telah dikembangkan dalam berbagai penerapan sebagai hasil dari perkembangan ilmu dan teknik material.

Tekanan Tekan vs. Kekuatan Tekan

Tegangan tekan mengacu pada resistansi internal suatu material per satuan luas ketika terkena gaya tekan, biasanya dinyatakan dalam pascal (Pa) atau pon per inci persegi (psi). Ini adalah besaran variabel yang berubah seiring dengan beban dan geometri yang diterapkan.
Sebaliknya, kuat tekan adalah sifat material tetap yang menentukan tegangan tekan maksimum yang dapat ditahan suatu material sebelum rusak atau berubah bentuk secara permanen. Meskipun tegangan tekan diukur selama pembebanan, kuat tekan menunjukkan ambang batas hilangnya integritas struktural.

Kapan Terjadi Tegangan Tekan?

Tegangan tekan terjadi ketika suatu gaya diterapkan pada suatu benda sehingga menyebabkan benda tersebut terjepit. Hal ini dapat terjadi dalam beberapa keadaan, seperti ketika ada sesuatu yang ditekan di antara dua benda atau ketika suatu material mendapat tekanan yang besar. Karena struktur dan material sering kali terkena beban tekan, terjadinya tegangan tekan dalam struktur rekayasa adalah kejadian yang umum terjadi.

Berapa Satuan SI untuk Tegangan Tekan?

Satuan SI untuk tegangan tekan adalah Pascal (Pa), yang diambil dari nama fisikawan Perancis, Blaise Pascal. Satu pascal sama dengan satu newton per meter persegi (N/m2). Karena banyak material mengalami beban tinggi, tegangan tekan sering kali diukur dalam kilopascal (kPa) atau megapascal (MPa) dalam ilmu teknik dan material. Meskipun atmosfer (atm) dan pon per inci persegi (psi) juga digunakan untuk menyatakan tegangan tekan, aplikasi ilmiah dan teknik terutama menggunakan satuan SI pascal.

Apa Rumus Tegangan Tekan?

Rumus tegangan tekan dihitung dengan gaya yang diterapkan pada suatu benda dibagi luas penampangnya. Dalam matematika ditulis sebagai:

Tegangan Tekan =Gaya ± Luas

Jika gaya dinyatakan dalam newton (N) dan luas dinyatakan dalam meter persegi (m2), maka satuan tegangan tekan yang dihasilkan adalah pascal (Pa). Karena tingginya gaya tekan yang terdapat dalam banyak aplikasi, tegangan tekan umumnya dinyatakan dalam kilopascal (kPa) atau megapascal (MPa) dalam bidang teknik dan ilmu material.

Apa Rumus Dimensi Tegangan Tekan?

Rumus dimensi untuk tegangan tekan diberikan oleh ekspresi berikut:

[M][L]^-1[T]^-2

Analisis dimensi adalah teknik matematika yang digunakan untuk memeriksa dimensi atau satuan pengukuran besaran fisis yang berbeda untuk menganalisis dan memahami hubungan di antara mereka. Besaran fisika yang terlibat dalam suatu soal dinyatakan dalam dimensi intinya, seperti panjang, waktu, massa, dan suhu.
Analisis dimensi dapat membantu memastikan keakuratan dan konsistensi penghitungan dan rumus serta menyederhanakan konversi satuan dengan melacak dimensi dan satuan ukuran besaran tersebut. Dibandingkan dengan sistem satuan lainnya, sistem metrik atau basis 10 reguler satuan SI mempermudah konversi antar satuan dimensi yang berbeda.

Tegangan tekan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas yang bekerja pada suatu bahan ketika bahan tersebut dikompresi. Rumusnya dinyatakan sebagai:

Tegangan tekan =Gaya / Luas

Dimana:

1. Gaya adalah gaya yang diterapkan.
2. Luas adalah luas permukaan yang dikompresi.

Rumus dimensi gaya dapat dinyatakan sebagai:

Gaya =m×a =kg × ms^-2 =[M][L][T]^-2

Satuan SI untuk massa, kg, diganti dengan dimensi massa, M. Satuan SI untuk panjang, m, diganti dengan dimensi panjang, L, dan satuan SI waktu, s, dengan dimensi waktu, T.

Rumus dimensi luas dapat dinyatakan sebagai:

Luas=m^2=[L]^2

Dimana:

1. L adalah dimensi panjang.

Mengganti rumus ini ke dalam rumus tegangan tekan, kita mendapatkan:

=Kekuatan / Area

=[M][L][T]^-2 / [L]^2

Untuk menyederhanakan persamaan ini, kita dapat membagi dimensi panjang pada pembilangnya dengan kuadrat dimensi panjang pada penyebutnya:

[M][L]^1±[L]^2[T]^-2

=[M][L]^1-2[T]^-2

=[M][L]^-1[T]^-2

Apa Arti Stres Kompresi Tinggi?

Tegangan tekan yang tinggi berarti gaya tekan lebih besar dari kemampuan suatu bahan atau struktur untuk bertahan tanpa mengalami deformasi atau kerusakan. Batas atas tegangan tekan tinggi bergantung pada material atau struktur tertentu yang dipertimbangkan serta kondisi penggunaan. Suatu material atau struktur dapat berubah bentuk, melengkung, atau patah bila terkena tegangan tekan yang tinggi. Dalam ilmu teknik dan material, tegangan tekan yang tinggi dianggap sebagai perhatian serius karena dapat mengakibatkan kegagalan struktural dan risiko keselamatan dalam berbagai aplikasi.

Apa Contoh Stres Kompresif?

Tegangan tekan dapat diamati dalam aplikasi konstruksi, dimana beton digunakan untuk membangun struktur. Beton terkenal dengan kuat tekannya, dengan kekuatan tipikal 4.000–6.000 psi untuk beton standar dan hingga 10.000 psi untuk mutu mutu tinggi. Contoh tegangan tekan adalah ketika suatu beban ditempatkan di atas pelat beton. Penerapan gaya tekan eksternal menghasilkan gaya yang sama besar dan berlawanan arah di dalam beton ketika atom-atom penyusun struktur beton berusaha mempertahankan jarak antar atom aslinya.

Baja biasanya digunakan untuk memperkuat struktur beton. Ini meningkatkan kekuatan tarik material tanpa memberikan kontribusi signifikan terhadap kekuatan tekan. Proyek konstruksi juga bisa mendapatkan keuntungan dari beton karet. Beton karet biasanya memiliki kuat tekan yang lebih rendah dibandingkan beton biasa. Menambahkan partikel karet ke dalam campuran beton akan menurunkan kepadatan material secara keseluruhan dan berdampak pada cara partikel semen saling bertautan. Beton karet memiliki keunggulan tambahan berupa peningkatan ketangguhan, daya tahan, dan ketahanan terhadap benturan, namun tetap menunjukkan kekuatan tekan yang memadai untuk banyak aplikasi.

Bahan Mana yang Memiliki Tegangan Tekan Lebih Tinggi?

Baja memiliki kuat tekan yang lebih tinggi dibandingkan material seperti aluminium, kuningan, atau tembaga karena modulus elastisitasnya yang lebih tinggi. Modulus elastisitas adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan deformasi elastis akibat tekanan. Modulus yang lebih tinggi berarti lebih banyak tegangan yang dapat diterapkan sebelum timbulnya deformasi plastis pada kompresi dan kegagalan berikutnya. Baja juga mempunyai tingkat keuletan yang tinggi. Properti ini memungkinkannya menekuk dan berubah bentuk tanpa retak, bahkan ketika terkena gaya tekan yang kuat.

Bahan Mana yang Memiliki Tegangan Tekan Lebih Rendah?

Dibandingkan material lain, beton memiliki kuat tekan yang rendah. Kekuatan tekannya sekitar 4.000–6.000 psi, lebih rendah dibandingkan kuningan, tembaga, dan baja. Kuat tekan beton yang lebih rendah disebabkan oleh komposisinya. Ini adalah material komposit yang terbuat dari pasir, kerikil, semen, dan air. Mayoritas kekuatan material disediakan oleh agregat pasir/kerikil. Semen berfungsi sebagai bahan pengikat untuk menyatukan partikel-partikel agregat. Namun karena porositasnya, beton lebih rentan pecah atau retak jika terkena gaya tekan.

Bagaimana Menguji Stres Kompresif?

Ikhtisar cara menentukan tegangan tekan diberikan di bawah ini:

1. Persiapan Sampel: Siapkan sampel bahan yang akan diuji. Tergantung pada metode pengujian dan jenis bahan yang diuji, hal ini mungkin memerlukan pemotongan, pengeboran, atau pencetakan bahan menjadi bentuk atau ukuran tertentu.
2. Penyiapan Pengujian: Tempatkan sampel di antara dua pelat pada perangkat pengujian sebagai bagian dari pengaturan pengujian. Pelat, yang biasanya terbuat dari baja, dimaksudkan untuk mendistribusikan gaya tekan secara merata ke seluruh permukaan sampel.
3. Memuat: Dengan menggunakan peralatan pengujian seperti mesin uji universal, beban tekan diterapkan secara terus menerus pada sampel. Metode pengujian biasanya menentukan laju pembebanan, yang dapat berubah bergantung pada jenis material yang diuji.
4. Mengukur Beban dan Deformasi: Peralatan pengujian mengukur jumlah gaya yang diterapkan serta deformasi atau perpindahan sampel ketika beban tekan diterapkan padanya. Pengukuran ini digunakan untuk menghitung tegangan dan regangan tekan sesaat material.
5. Kegagalan dan Analisis Data: Peningkatan beban diterapkan sampai sampel gagal atau mencapai batas beban atau deformasi yang telah ditentukan. Kekuatan tekan material kemudian ditentukan dengan menganalisis data pengujian.

Bagaimana Menghitung Stres Kompresif?

Rumus untuk menghitung tegangan tekan dinyatakan di bawah ini:

Tegangan Tekan =Gaya / Luas

Dimana:

1. Tekanan Tekan:Tegangan yang dialami suatu material akibat gaya tekan.
2. Gaya:Biasanya dinyatakan dalam pound atau newton, ini adalah jumlah tekanan yang diberikan pada material.
3. Luas:Biasanya dinyatakan dalam inci persegi atau meter persegi, merupakan luas penampang material yang tegak lurus terhadap arah gaya.

Untuk menghitung tegangan tekan menggunakan rumus tersebut, cukup membagi gaya tekan dengan luas penampang material. Tegangan tekan yang dihasilkan biasanya diukur dalam pon per inci persegi (psi) atau newton per meter persegi (N/m2).

Pertanyaan Umum Tentang Stres Kompresif

Apa Penyebab Utama Stres Kompresif?

Sumber utama tegangan tekan adalah penerapan gaya luar yang menekan atau menekan suatu material, sehingga mengakibatkan pengurangan volume. Struktur atau benda yang menekan suatu material, atau penerapan gaya hidrolik atau mekanis hanyalah beberapa cara hal ini dapat terjadi.

Apa Kemungkinan Dampak Stres Kompresif?

Tegangan tekan dapat menyebabkan bahan tertekuk, berubah bentuk, atau patah. Suatu material mengalami tegangan tekan ketika suatu gaya diterapkan padanya. Tekanan ini dapat menyebabkan material melengkung, hancur, atau memadat. Bergantung pada kekuatan dan ketahanan material, tegangan tekan dapat menyebabkan deformasi permanen atau kegagalan pada komponen atau struktur.

Mungkinkah Mencegah Stres Kompresif?

Tidak, tegangan tekan tidak dapat sepenuhnya dihindari. Ketika suatu benda diremas atau ditekan, timbul tegangan tekan. Ini adalah hasil normal dari banyak proses fisik. Melalui keputusan teknik dan desain yang cermat, seperti penggunaan material yang lebih tahan terhadap kompresi atau pembuatan struktur yang mendistribusikan tegangan secara merata, tegangan tekan dapat dikurangi atau dikelola.

Apa Perbedaan Antara Stres Tarik dan Stres Tekan?

Tegangan tekan terjadi ketika suatu bahan dihimpit atau ditekan, sedangkan tegangan tarik terjadi ketika suatu bahan ditarik atau diregangkan. Perbedaan utama antara keduanya adalah tegangan tarik menarik atom-atom material hingga terpisah, sedangkan tegangan tekan mendorong material menyatu. Dalam bidang teknik dan konstruksi, ketika material perlu dipilih dan dirancang berdasarkan kapasitasnya dalam menahan jenis gaya tertentu, penting untuk memahami perbedaan antara kedua jenis tekanan ini.

Ringkasan

Artikel ini memaparkan tegangan tekan, menjelaskan apa itu tegangan tekan, dan membahas berbagai rumus yang diperlukan untuk menghitungnya. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang tegangan tekan, hubungi perwakilan Xometry.
Xometry menyediakan berbagai kemampuan manufaktur, termasuk pencetakan 3D dan layanan bernilai tambah lainnya untuk semua kebutuhan pembuatan prototipe dan produksi Anda. Kunjungi situs web kami untuk mempelajari lebih lanjut atau meminta penawaran gratis tanpa kewajiban.

Penafian

Konten yang muncul di halaman web ini hanya untuk tujuan informasi. Xometry tidak membuat pernyataan atau jaminan apa pun, baik tersurat maupun tersirat, mengenai keakuratan, kelengkapan, atau validitas informasi. Parameter kinerja apa pun, toleransi geometrik, fitur desain spesifik, kualitas dan jenis bahan, atau proses tidak boleh dianggap mewakili apa yang akan dikirimkan oleh pemasok atau produsen pihak ketiga melalui jaringan Xometry. Pembeli yang mencari penawaran suku cadang bertanggung jawab untuk menentukan persyaratan khusus untuk suku cadang tersebut. Silakan lihat syarat dan ketentuan kami untuk informasi lebih lanjut.

Dekan McClements

Dean McClements adalah lulusan B.Eng Honors di bidang Teknik Mesin dengan pengalaman lebih dari dua dekade di industri manufaktur. Perjalanan profesionalnya mencakup peran penting di perusahaan terkemuka seperti Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace, dan Hyster-Yale, tempat ia mengembangkan pemahaman mendalam tentang proses teknik dan inovasi.

Baca lebih banyak artikel oleh Dean McClements