SIFAT MEKANIK ZAT

OLEH KELOMPOK 2A

1. Riko Saputra2. Nuzar Hidayat

3. Wawan Purwanto4. M.Rio Wahyudi

SIFAT MEKANIK

Sifat yang menyatakan kemampuan suatu bahan/komponen untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan /komponen tersebut.

MATERI

Berat Jenis dan

Massa Jenis

Kekuatan(Strength)

Elastisitas

Tegangan(Stress)

Regangan

(Strain)Modulus Elastisita

s

Definisi

Hukum Hooke

Energi Potensial

Pegas

BERAT JENIS

Perbandingan relatif antara massa jenis sebuah zat

dengan massa jenis air murni. Air murni bermassa

jenis 1 g/cm3 atau 1000 kg/m3. Berat jenis tidak

mempunyai satuan atau dimensi.

RUMUS

•  

MASSA JENIS

A. Massa Jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Satuan massa jenis dalam SI adalah kg/m3. Perbandingan dalam massa jenis. Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda.

RUMUS

•  

KEKUATAN (STRENGTH)

Kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan material menjadi patah;

TEGANGAN (STRESS)

Jika seutas kawat yang mempunyai luas penampang A mengalami gaya tarik (F) pada kedua ujungnya, maka kawat tersebut akan mengalami tegangan. Dalam hal ini, tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya yang bekerja pada suatu benda dengan luas penampangnya.

TEGANGAN (STRESS)

Secara matematis, tegangan dapat ditentukan

sebagai berikut:

Dengan:F = Gaya luar (N) A = Luas permukaan (m2) = tegangan (N/m2)

CONTOH SOAL

Dalam suatu pengujian terhadap baja, diperoleh data bahwa ketika baja tersebut ditarik dengan gaya 4x104 N, mengalami pertambahan panjang 1,25 cm. Jika panjang awal baja 50 m dan luas penampangnya 8 cm2, tentukan tegangannya!

JAWABAN

Penyelesaian:Dik :

Dit : t…?

Jwb :

REGANGAN (STRAIN)

Jika benda diberi gaya, akan mengalami perubaha panjang. Perbandingan perubahan panjang mula-mula dengan panjang benda disebut regangan.

Jadi rengangan adalah perubahan relatif ukuran benda yang mengalami tegangan dari keadaan semula.

REGANGAN (STRAIN)

Secara matematis, regangan dapat dirumuskan sebagai berikut:

dengan:l = perubahan panjang (m2)L0 = panjang awal (m2)

e = regangan

CONTOH SOAL

Dalam suatu pengujian terhadap baja, diperoleh data bahwa ketika baja tersebut ditarik dengan gaya 4x104 N, mengalami pertambahan panjang 1,25 cm. Jika panjang awal baja 50 m dan luas penampangnya 8 cm2, tentukan regangannya!

JAWABAN

Penyelesaian:Dik :

Dit :

Jwb :

Aplikasi

• Contoh aplikasi tegangan dan regangan dalam Pembangunan Tembok.

• Tali, rantai, atau kawat dapat dimanfaatkan jika dalam keadaan tegang. Sementara itu, batu bata dapat di manfaatkan jika dalam keadaan regang. Jika batu bata diregangkan, la akan memberikan gaya balik yang setara. Itulah dasar pembangunan tembok. Bobot batu bata,ditambah muatan seperti lantai dan atap, menekan bata bersamaan dan membentuk struktur kuat. Semen yang diselipkan di antara bata hanya untuk menyebarkan beban agar merata di selun.jh permukaannya.

MODULUS ELASTISITAS

• Modulus elastis disebut juga dengan modulus Young.

• Pada daerah elastis, besarnya tegangan berbanding lurus dengan regangan. Perbandingan antara tegangan dan regangan benda tersebut disebut modulus elastisitas atau Modulus Young. Pengukuran modulus Young dapat dilakukan dengan menggunakan gelombang akustik, karena kecepatan jalannya bergantung pada modulus Young.

Modulus Elastisitas (Young)

Nilai modulus Young hanya bergantung pada jenis benda (komposisi benda), tidak bergantung pada ukuran atau bentuk benda. Nilai modulus Young beberapa jenis bahan dapat kalian lihat pada Tabel dibawah ini. Satuan SI untuk E adalah pascal (Pa) atau N/m2.

MODULUS ELASTISITAS

• Secara matematis, modulus elastis dapat dirumuskan sebagai berikut:

dengan :E = modulus elastisitas (N/m2 = Pa)

CONTOH SOAL

Dalam suatu pengujian terhadap baja, diperoleh data bahwa ketika baja tersebut ditarik dengan gaya 4x104 N, mengalami pertambahan panjang 1,25 cm. Jika panjang awal baja 50 m dan luas penampangnya 8 cm2, tentukan modulus elastisnya!

JAWABAN

Penyelesaian:Dik :

Dit :Jwb:

Pengertian Elastisitas

Elastisitas adalah Kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. . Adapun benda-benda yang tidak memiliki elastisitas (tidak kembali ke bentuk awalnya) disebut benda plastis. Contoh benda plastis adalah tanah liat dan plastisin (lilin mainan).

Elastisitas

Ketika diberi gaya, suatu benda akan mengalami deformasi, yaitu perubahan ukuran atau bentuk. Karena mendapat gaya, molekul-molekul benda akan bereaksi dan memberikan gaya untuk menghambat deformasi. Gaya yang diberikan kepada benda dinamakan gaya luar, sedangkan gaya reaksi oleh molekul-molekul dinamakan gaya dalam. Ketika gaya luar dihilangkan, gaya dalam cenderung untuk mengembalikan bentuk dan ukuran benda ke keadaan semula.

Gambar sifat elestis pada pegas

HUKUM HOOKE

Hukum Hooke adalah hubungan antara gaya yang bekerja pada massa dan posisinya. Mempertimbangkan sebuah benda dengan massa yang ada di permukaan gesekan dan digantungkan pada sebuah pegas dengan konstanta pegas. Gaya yang diberikannya pegas pada massa tergantung pada seberapa banyak pegas diregangkan atau dikompresi, sehingga gaya ini adalah fungsi dari posisi massa.

Rumus Hukum Hooke

Dimana: F= gaya [N (Newton)]K= konstanta pegas [N/m (Newton per meter)]x= jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya [m (meter)]

Dan Potensial Energi dari pegas adalah:

Ep = ½ kx2

F= -kx

Rumus Hukum Hooke

Berdasarkan Hukum III Newton (aksi-reaksi), pegas akan mengadakan gaya yang besarnya sama tetapi arah berlawanan

xkF

FF

p

p

Fp = gaya pegas

Perbandingan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (x) merupakan garis lurus (k), seperti pada grafik

F

x

k

Contoh soal

1. Sebuah pegas yang panjangnya 25 cmtergantung bebas. Ketika pegas tersebut diberi beban 30 N, ternyata panjangnyamenjadi 26,5 cm. Tentukan tetapan pegas tersebut!Penyelesaian:Diketahui : x0 = 25 cm = 0,25 m

x = 26,5 cm = 0,265 m F = 30 N

Ditanya : besarnya k (konstanta)? jawab : F =k.x30 =k.(0,265 - 0,25)30 =k.0,015k.0,015 = 30k = 30 / 0,015k = 2000 N/m

Energi Potensial Pegas

• Kemampuan pegas untuk kembali ke bentuk semula disebut energi potensial pegas.

• Secara umum, energi potensial pegas dapat dirumuskan:

Ep : ½ .k.x2

• Keterangan:• Ep : energi potensial pegas (joule)• k : konstanta pegas (N/m)• x : pertambahan panjang (m)• F : gaya pegas (N)• Contoh penerapan energi potensial pegas yaitu pada

anak panah yang dilepaskan. Contoh lainnya adalah pada mobil mainan yang akan bergerak maju setelah kita beri gaya dorong ke belakang.

Contoh soal

Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 200Nm-1. Pegas diregangkan sehingga bertambah panjang 10 cm. Tentukanlah energi potensial elastis pegas.

Pembahasan :Diketahui :     k    =  200Nm-1

     x  =  10cm=0,1mDitanyakan : Ep Jawab :Ep    = 1/2 .k .x2

       =   ½ . 200. (0,1)2

       =  1 Joule

Rangkaian Paralel

Jika dua pegas spiral atau lebih yang disusun secara paralel sesuai dengan prinsip-prinsip berikut : Gaya tarikan pada rangkaian paralel pegas adalah

sama dengan total gaya tarikan pada setiap pegas. Jika F adalah Gaya tarikan pada rangkaian paralel pegas dan F1 dan F2 adalah gaya tarikan pada setiap pegas, Maka : F = F1 + F2 Pertambahan panjang pegas dari rangkaian pegas

paralel adalah sama dengan pertambahan panjang dari setiap pegas.

Jika ∆X1 dan ∆X2 adalah pertambahan panjang dari setiap pegas dan ∆X adalah pertambahan panjang dari rangkaian paralel pegas, Sehingga : ∆X = ∆X1 = ∆X2

Rangkaian Paralel

Pertambahan panjang pegas dari rangkaian pegas paralel adalah sama dengan pertambahan panjang dari setiap pegas.Jika ∆X1 dan ∆X2 adalah pertambahan panjang dari setiap pegas dan ∆X adalah pertambahan panjang dari rangkaian paralel pegas, Sehingga :

∆X = ∆X1 = ∆X2

Rangkaian paralel

Hubungan antara konstanta gaya pegas dari pegas paralel dan konstanta gaya pegas dari setiap pegas dapat di tuliskan sebagai berikut: F = Kp ∆XF1 = K1 ∆X1 → F1 = K1 ∆X F2 = K2 ∆X2 → F2 = K2 ∆X

Karena F = F1 + F2, maka Kp = K1 + K2

Persamaan diatas menunjukkan bahwa konstanta rangkaian paralel pegas adalah sama dengan total konstanta gaya pegas dari pegas yang disusun secara paralel, yang menunjukkan persamaan : Kp = K1 + K2 + K3 + … + Kn

Rangkaian seri

Jika dua atau lebih pegas yang disusun secara seri sesuai dengan prinsip prinsip berikut : Gaya tarikan pada rangkaian seri pegas

adalah sama dengan yang dikeluarkan oleh setiap pegas

Jika F1 dan F2 adalah gaya tarikan yang dikeluarkan oleh setiap pegas dan F adalah gaya tarikan pada rangkaian seri pegas, Maka : F1 = F2 = F Pertambahan panjang dari rangkaian seri

pegas adalah sama dengan beberapa pertambahan panjang dari setiap pegas

Jika ∆X1 dan ∆X2 adalah pertambahan panjang dari setiap pegas dan ∆X adalah pertambahan panjang dari rangkaian seri pegas, Maka : ∆X = ∆X1 = ∆X2

Rangkaian seri

Didasarkan dengan dua prinsip diatas dan Hukum Hooke, Hubungan antara konstanta gaya pegas dari rangkaian seri pegas and konstanta gaya pegas dari setiap pegas dapat ditetapkan sebagai berikut : F = Ks ∆X → ∆X = F/Ks F = K1 ∆X → ∆X1 = F1/K1 = F/K1 F = K2 ∆X → ∆X2 = F2/K2 = F/K2Karena ∆X = ∆X1 = ∆X2 , Maka : 1/Ks = 1/K1 =1/K2Untuk susunan seri yang terdiri dari dua pegas atau lebih daripada konstanta rangkaian seri pegas dapat ditetapkan oleh persamaan berikut: Untuk n pegas identik yang masing masing memiliki konstanta k yang disusun secra seri berlaku persamaan sebagai berikut : Ks = K/n

Daftar Pustaka1. Sudirman. 2010. Fisika Kelompok Tekknologi dan Kesehatan

1. Jakarta: Erlangga2. Sutejo. 2009. Fisika 1 Kelompok Teknologi, Kesehatan, dan

Pertanian. Jakarta: Yudhistira3. BAB VI SIFAT MEKANIK ZAT oleh M. ASROFI SMART STUDY

WITH LESSON'S METODS: http://masrofi.blogspot.com/2012/03/bab-vi-sifat-mekanik-zat.html

4. SIFAT ZAT MEKANIK oleh Roy Sari Milda's Site WHERE EVERY STORY AND CREATIVITY SHARED: HTTP://ROYSARIMILDA.WORDPRESS.COM/TAG/SIFAT-MEKANIK-ZAT/

5. Sifat Zat Mekanik dan Fluida oleh Budiman Pram: http://filebudimanpram.blogspot.com/2013/06/makalah-mekanika-zat-padat-dan-fluida.html

6. Sifat – Sifat Mekanik Bahan oleh Blog-nya Beruang Madu: http://mustazamaa.wordpress.com/2010/04/15/sifat-sifat-mekanik-bahan/

7. Menghadapi Ujian Nasional 2010 IPA Terpadu SMP/MTs: http://books.google.co.id/books?id=bWt4HSpyuv8C&pg=RA6-PA20&dq=sifat+mekanik+zat&hl=en&sa=X&ei=JQ3lUvGIOIbsrAeR9YAY&redir_esc=y#v=onepage&q=sifat%20mekanik%20zat&f=false

8. Cepat Tuntas Kuasai Kimia: http://books.google.co.id/books?id=Hh5L5HWrk80C&pg=PA27&dq=sifat+mekanik+zat&hl=en&sa=X&ei=JQ3lUvGIOIbsrAeR9YAY&redir_esc=y#v=onepage&q=sifat%20mekanik%20zat&f=false

•TERIMAKASIH