Pengertian elastisitas

Elastisitas dalam fisika dan ilmu material mengacu pada kapasitas tubuh untuk menahan gaya yang menyebabkan distorsi dan untuk memulihkan dimensi aslinya setelah gaya ditarik. Ketika beban yang cukup diterapkan, benda padat akan berubah bentuk; jika bahannya elastis, benda akan kembali ke ukuran dan bentuk semula setelah beban dihilangkan. Tidak seperti plastisitas, yang mencegah hal ini terjadi dan menyebabkan item tetap berubah bentuk.

Dalam artikel ini, jawaban atas pertanyaan-pertanyaan berikut akan dibahas:

• Apa itu elastisitas?
• Bagaimana cara kerja elastisitas?
• Siapa yang menemukan elastisitas?
• Mengapa elastisitas berguna?

Apa itu elastisitas?

Elastisitas dalam fisika dan ilmu material mengacu pada kapasitas tubuh untuk menahan gaya yang menyebabkan distorsi dan untuk memulihkan dimensi aslinya setelah gaya ditarik. Ketika beban yang cukup diterapkan, benda padat akan berubah bentuk; jika bahannya elastis, benda akan kembali ke ukuran dan bentuk semula setelah beban dihilangkan. Tidak seperti plastisitas, yang mencegah hal ini terjadi dan menyebabkan item tetap berubah bentuk.

Untuk bahan yang berbeda, penyebab fisik yang mendasari perilaku elastis mungkin sangat bervariasi. Ketika gaya diterapkan, kisi atom dalam logam berubah dalam ukuran dan bentuk (energi ditambahkan ke sistem). Kisi kembali ke keadaan energi awal yang lebih rendah ketika gaya dihilangkan. Peregangan rantai polimer ketika gaya diterapkan membuat karet dan polimer lain menjadi elastis.

Menurut hukum Hooke, tidak peduli seberapa besar jaraknya, gaya yang digunakan untuk mengubah bentuk benda elastis harus berbanding lurus dengan jarak deformasi. Sebuah objek tertentu akan kembali ke bentuk aslinya terlepas dari seberapa parah ia telah berubah bentuk; ini dikenal sebagai elastisitas sempurna.

Ini hanyalah sebuah konsep yang ideal; pada kenyataannya, sebagian besar bahan elastis hanya mempertahankan sifat elastis murninya hingga deformasi yang relatif kecil sebelum mengalami deformasi plastis (permanen).

Modulus elastisitas, juga dikenal sebagai modulus Young, modulus curah, atau modulus geser, adalah ukuran jumlah tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan satu unit regangan. Modulus yang lebih tinggi menunjukkan bahwa material lebih sulit untuk berubah bentuk.

Pascal berfungsi sebagai unit SI modulus ini (Pa). Tegangan tertinggi yang dapat terjadi sebelum dimulainya deformasi plastis dikenal sebagai batas elastis bahan atau kekuatan luluh. Pascal juga setara dengan SI (Pa). Contoh bahan elastis antara lain karet gelang, elastis, dan bahan melar lainnya. Tanah liat pemodelan, di sisi lain, agak tidak elastis dan mempertahankan bentuknya yang berubah bahkan setelah gaya yang diterapkan berhenti.

Bagaimana cara kerja elastisitas?

Ketika gaya-gaya yang menghasilkan deformasi dilepaskan, suatu badan bahan elastis dapat kembali ke ukuran dan bentuk sebelumnya. Kemampuan ini disebut sebagai perilaku elastis (atau respon) dalam tubuh. Sebagian besar bahan padat menunjukkan beberapa derajat perilaku elastis, tetapi untuk setiap bahan, ada batas jumlah gaya dan deformasi yang menyertainya di mana pemulihan elastis dapat dicapai.

Tegangan atau gaya tertinggi per satuan luas yang dapat ada di dalam bahan padat sebelum dimulainya deformasi permanen dikenal sebagai batas elastis. Material menghasilkan atau mengalir ketika tegangan diterapkan di atas batas elastis. Batas elastis untuk bahan tersebut menunjukkan transisi dari perilaku elastis ke plastik. Tegangan di atas batas elastis menyebabkan patah pada sebagian besar bahan getas dengan deformasi plastis yang hampir minimal.

Batas elastis bervariasi secara signifikan tergantung pada jenis padatan yang dipertimbangkan; misalnya, batang atau kawat baja hanya dapat diperpanjang secara elastis kira-kira 1% dari panjang aslinya, sedangkan perpanjangan elastis hingga 1.000% dimungkinkan untuk strip yang terbuat dari beberapa bahan seperti karet.

Namun, baja secara signifikan lebih kuat daripada karet karena karet membutuhkan gaya tarik yang lebih sedikit untuk mempengaruhi perpanjangan elastis maksimum (dengan faktor sekitar 0,01) daripada baja. Banyak padatan yang mengalami tarik memiliki karakteristik elastis yang berada di antara dua ekstrem ini.

Baja dan karet memiliki struktur mikroskopis yang sangat berbeda, itulah sebabnya karakteristik elastis makroskopiknya berbeda. Gaya interatomik jarak pendek yang menjaga atom dalam pola teratur saat material tidak mengalami tekanan adalah yang memberikan fleksibilitas pada baja dan logam lainnya.

Ikatan atom dapat rusak di bawah tekanan dengan deformasi yang relatif kecil. Di sisi lain, zat seperti karet dan polimer lainnya terdiri dari molekul rantai panjang yang mengurai saat zat diregangkan dan mundur selama pemulihan elastis. Reaksi makroskopik material, bukan mekanisme dasarnya, adalah fokus dari teori matematis elastisitas dan penerapannya pada mekanika teknik.

Hubungan linier antara tegangan tarik (tarik atau gaya regangan per satuan luas penampang material), dan rasio perpanjangan (selisih antara panjang diperpanjang dan panjang awal dibagi dengan panjang awal), e, dalam tegangan sederhana dan langsung tes mencirikan respons elastis bahan seperti baja dan tulang.

Dalam istilah lain, ekspresi =Ee berarti sebanding dengan e, dan E, konstanta proporsionalitas, juga dikenal sebagai modulus Young. Rasio nilai E untuk karet dan baja kira-kira 100.000, tergantung bahannya. Hukum konstitutif adalah persamaan =Ee, juga disebut sebagai hukum Hooke.

Tonton video di bawah ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang elastisitas:

Siapa yang menemukan elastisitas?

Kami selalu tahu bahwa beberapa bahan lebih fleksibel daripada yang lain dan mereka merespons gaya dengan cara yang berbeda, tetapi Robert Hooke adalah nama penting yang harus diingat ketika membahas elastisitas. Hooke, yang hidup selama masa hidup Isaac Newton, adalah orang pertama yang secara akurat menghitung dan menganalisis fungsi elastisitas.

Melalui pengujian ekstensif dengan pegas, Hooke menemukan Hukum Elastisitas, kadang-kadang dikenal sebagai Hukum Hooke, pada tahun 1660. Prinsip dasar hukum adalah bahwa, untuk deformasi yang relatif kecil dari suatu benda (seperti meregangkan atau menekuknya), perpindahan atau jumlah deformasi tepat sebanding dengan gaya deformasi atau beban. Saat beban dihilangkan dalam keadaan ini, objek kembali ke ukuran dan bentuk aslinya.

Perilaku sebelumnya dapat digunakan untuk menjelaskan perilaku elastis padatan menurut hukum Hooke. Agar suatu bahan menjadi elastis, partikel penyusunnya harus dapat bergerak di dalamnya sebagai respons terhadap gaya eksternal, dan menurut Hukum Hooke, gerakan ini harus berbanding lurus dengan gaya yang diberikan.

Meskipun ini bukan hukum yang sempurna—untuk gaya yang lebih besar, batas elastis sering kali terlampaui, yang menyiratkan bahwa gaya menyebabkan lebih banyak deformasi daripada proporsional—Hukum Hooke adalah yang paling penting untuk dipahami ketika Anda baru mulai meneliti subjek!

Mengapa elastisitas berguna?

Setiap kali Anda perlu membuat sesuatu, Anda harus menyadari pentingnya elastisitas. Lagi pula, tidak ada gunanya membuat struktur yang begitu kaku sehingga akan runtuh dalam badai atau penggaris yang sangat fleksibel sehingga Anda tidak dapat menggunakannya untuk mengukur apa pun.

Karena itu, memahami batas elastis material sangat penting untuk hampir semua tugas yang membutuhkan kerja untuk membuat atau memperbaiki objek, apakah itu kecil atau besar seperti gedung pencakar langit. Hal ini terutama berlaku untuk hal-hal seperti kendaraan dan bangunan.

Ketika mereka berada di bawah tekanan ekstrim, yang mungkin berasal dari berbagai sumber, kita harus dapat mengandalkan hal-hal ini untuk tetap kokoh dan tidak gagal. Khususnya bagi para insinyur, mempelajari elastisitas sangat penting karena dapat secara signifikan memengaruhi seberapa cocok barang-barang ini untuk menahan bahaya.

Ringkasan

Hukum Hooke menyatakan bahwa tidak peduli seberapa besar jaraknya, gaya yang digunakan untuk mengubah bentuk benda elastis harus berbanding lurus dengan jarak deformasi. Elastisitas dalam fisika dan ilmu material mengacu pada kapasitas tubuh untuk menahan gaya yang menyebabkan distorsi dan untuk memulihkan dimensi aslinya setelah gaya ditarik. Itu saja untuk artikel ini, di mana jawaban tentang elastisitas berikut ini:

• Apa itu elastisitas?
• Bagaimana cara kerja elastisitas?
• Siapa yang menemukan elastisitas?
• Mengapa elastisitas berguna?

Saya harap Anda belajar banyak dari membaca, jika demikian, silakan berbagi dengan orang lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa!