I. Stress (Tegangan) Tegangan adalah reaksi yang timbul deseluruh bagian spesimen dalam rangka menahan beban yang diberikan. Bila penampanganya kecil itu dijumlah hingga mencapai penampang spesimen, maka jumlah gaya per satuan luas yang muncul didalam bahan itu harus menjadi sama dengan beban yang diluar. Satuan gaya yang digunakan dalam penjabaran tegangan adalah satuan gaya dibagi dengan satuan luas. Pada satuan SI, gaya diukur dalam Newton (N) dan luas diukur dengan satuan Meter Kuadrat (m2). Biasanya 1 N/m2 dikenal sebagai 1 Pascal (Pa). Secara matematika konsep Tegangan (Stress) dituliskan:
Tegangan :
atau
σ=
Keterangan: F = Gaya tekan/tarik dalam newton A = luas penampang dalam m2 Σ = Tegangan/stress dalam Nm-2 -
Contoh penggunaan konsep Tegangan (Stress): Sebuah kawat yang panjanganya 2 m dan luas penampang 5 mm2 ditarik gaya 10 N. tentukan besar tegangan yang terjadi pada kawat! Pembahasan: Diketahui: A = 5 mm2 = 5.10-4 m2 F = 10 N Ditanyakan: σ ? Jawab: σ= = = 2.104 Nm-2
-
Macam – macam Tegangan (Stress) 1. Ditinjau dari arah gaya dalam yang terjadi, tegangan diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu: a. Tegangan Normal: Tegangan yang terjadi karena pengaruh dari gaya normal. b. Tegangan Tangensial: Tegangan yang terjadi karena pengaruh gaya tangensial. 2. Sedangkan menurut jenis pembebanan yang diberikan, tegangan diklasifikasikan menjadi: a. Tegangan Tarik (Tensile Stress) b. Tegangan Geser (Shear Stress) Rumus: τ= Keterangan:
τ = Tegangan Geser (N/m2) V = Gaya Geser (N) A = Luas (m2) c. Tegangan Tekan (Compressive Stress) d. Tegangan Puntir Rumus: τt = Keterangan: Mt = Momen punter (torsi) Wp = Momen Tahanan Polar (pada punter) e. Tegangan Lengkung/Bengkok Rumus: F = Ra + Rb τb = Keterangan: Mb = Momen Lengkung Wb = Momen Tahanan Lengkung -
Pengujian Tegangan Salah satu cara yang umum dilakukan dalam pengujian sifat mekanik tegangan-regangan adalah unjuk kerja bahan karena pengaruh tegangan. Suatu bahan (sampel) yang mengalami deformasi dengan beban tegangan bertambah secara perlahan-lahan (kontinu) sepanjang arah tunggal sumbu sampel akan mengalami tegangan-regangan. Bentuk sampel standar untuk pengujian tegangan regangan ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar: Sampel tegangan standard dengan tampang lintang melingkar Secara normal tampang lintangnya berbentuk lingkaran dan sumbu sampel saling tegak lurus. Ukuran standar sampel tergantung merk alat yang dipakai, namun umumnya tidak jauh berbeda. Diameter standar 12,7 mm, panjang Gauge digunakan untuk menentukan keuletan dengan panjang standar 50 mm. hasil pengujian tegangan-regangan dicatat pada kertas grafik. Sumbu tegak (vertical) menyatakan nilai tegangan dan sumbu mendatar (horizontal) menyatakan nilai regangan. Contoh gambar alat uji tegangan tarik dan grafik hasil uji tarik, yaitu sebagai berikut:
II. Strain (Regangan) Regangan atau tarik adalah hasil bagi antara pertambahan panjang (ΔL) dengan panjang awalnya (L). Regangan atau tarik dinotasikan dengan (e) dan regangan tidak memiliki satuan atau dimensi karena pertambahan panjang ΔL dan L adalah sama. Secara matematika konsep Regangan (Strain) dituliskan sebagai berikut: Regangan =
atau
e=
Keterangan: ΔL = Pertambahan panjang benda dalam m L0 = Panjang mula-mula dalam m E = regangan -
Contoh penggunaan konsep Regangan (Strain) Sebuah kawat panjangnya 100 cm ditarik dengan gaya 12 N, sehingga panjang kawat menjadi 112 cm. Tentukan regangan yang dihasilkan kawat! Pembahasan: Diketahui: L0 = 100 cm L = 112 cm ΔL = 112 cm – 100 cm = 12 cm Ditanyakan: e ? Jawab: e= = e = 0,12
-
Macam-macam Regangan (Strain) a. Strain linier b. Strain Volume
c. Strain Geser = strain angular β d. Strain Tarik e. Strain Tekan -
Grafik Tegangan terhadap Regangan Kebanyakan benda adalah elastic sampai ke suatu besar gaya tertentu disebut batas elastic. a. Benda akan kembali seperti semula jika gaya yang dikerjakan lebih kecil daripada batas elastic. b. Benda tidak akan kembali ke semula jika gaya yang diberikan melampaui batas elastic. Contoh Grafik terhadap Regangan:
Keterangan Grafik: 1. Dari O ke B, deformasi (perubahan bentuk) kawat adalah elastic dari O ke A, berlaku Hukum Hooke dan A disebut batas Hukum Hooke. 2. B adalah batas elastic, di atas titik itu deformasi kawat adalah plastis. 3. C adalah titik tekuk (Yield point). Di titik itu hanya memerlukan gaya kecil untuk pertambahan panjang yang besar. Tegangan paling besar yang kita berikan sebelum kawat patah disebut tegangan maksimum (ultimate tensile stress). 4. E adalah titik patah, jika kawat mencapai titik E maka kawat akan patah.
