Elastisitas, Batas Proporsionalitas dan Batas Elastis


Elastisitas adalah kemampuan suatu material untuk kembali ke bentuk dan ukuran aslinya ketika gaya eksternal dihilangkan. Plastisitas adalah sifat dari suatu material yang secara permanen berdeformasi (berubah bentuk dan ukuran) tanpa patah. Dengan demikian jika suatu material tidak kembali ke bentuk aslinya, maka dikatakan plastik. Dalam batas beban tertentu, baja ringan, tembaga, plastik dan karet adalah contoh bahan elastis; timah dan plastisin adalah contoh dari material plastik.

Jika gaya tarik diterapkan ke batang seragam, baja secara bertahap akan memanjang mengikuti panjang batang yang diukur, kemudian jika diberikan gaya yang tidak terlalu besar, maka  grafik yang menggambarkan ini hasilnya akan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Karena grafik adalah garis lurus, maka perpanjangan  (extension) berbanding lurus dengan gaya (force) yang diberikan.

grafik regangan

Gambar 1. Grafik Gaya/perpanjangan

Titik pada grafik di mana perpanjangan adalah tidak lagi proporsional dengan gaya yang diberikan dikenal sebagai batas proporsionalitas. Tepat di luar titik ini bahan dapat berperilaku dengan cara elastis non-linear, sampai batas elastis tercapai. Jika diterapkan
gaya yang besar, maka didapatkan bahwa material menjadi plastik dan tidak lagi kembali ke panjang aslinya saat gaya dilepas. Materialnya kemudian dikatakan telah melewati batas elastisnya dan grafik gaya / perpanjangan yang dihasilkan tidak lagi garis lurus. Tegangan, σ = F / A, dan karena, untuk batang tertentu, luas penampang A dapat dianggap konstan, maka F ∝ σ.

Regangan, ε = x / L,  dan karena untuk panjang batang L adalah konstan, maka x ∝ ε. Karenanya untuk tegangan yang diterapkan pada material di bawah batas proporsional grafik tegangan/regangan akan ditunjukkan pada Gambar 2, dan bentuknya mirip dengan grafik gaya/perpanjangan diatas, 

grafik tegangan regangan

Gambar 2. Grafik Tegangan/regangan

Ref: Mechanical Engineering Principle, John Bird and Carl Ross

By Taufiqur Rokhman Posted in Home

Leave a comment