Memahami Konsep Tegangan dan Regangan pada Material

Sumber: https://kdmfab.com/id/kurva-tegangan-regangan-2/ 

Dalam dunia teknik, pemahaman mengenai tegangan dan regangan merupakan dasar yang sangat penting dalam menganalisis perilaku suatu material ketika menerima beban. Hampir seluruh komponen teknik, mulai dari baut, poros, rangka bangunan, hingga jembatan, akan mengalami gaya selama masa penggunaannya. Sehingga, diperlukan untuk memahami bagaimana material merespons gaya yang bekerja agar dapat dirancang dengan aman dan efisien.

 Sumber: https://dutafisika.wordpress.com/2018/12/23/tegangan-regangan-dan-modulus-elastisitas/ 

Tegangan (stress) adalah besaran yang menggambarkan distribusi gaya internal dalam suatu benda saat benda merespons beban yang diberikan secara eksternal untuk memprediksi kapan suatu benda akan berubah bentuk atau mengalami kegagalan yang melebihi kekuatan dari material. Dalam praktiknya, tegangan biasanya dinyatakan dalam satuan MPa (Megapascal).

Secara matematis, besar tegangan dapat ditentukan menggunakan rumus berikut:

σ = ^F/_A

Keterangan:

· (σ) = tegangan (Pa atau N/m²)

· (F) = gaya yang bekerja (N)

· (A) = luas penampang (m²)

Berdasarkan arah dan jenis pembebanannya, tegangan dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu:

1. Tegangan Normal

Tegangan ini terjadi ketika gaya yang bekerja tegak lurus dengan penampang benda.

A. Tegangan Tarik

Tegangan tarik terjadi ketika suatu material ditarik atau diregangkan oleh gaya yang bekerja berlawanan arah sehingga menyebabkan material cenderung mengalami pertambahan panjang.

B. Tegangan Tekan

Tegangan tekan terjadi ketika suatu material dikompres atau diperas oleh gaya yang bekerja berlawanan arah sehingga menyebabkan material mengalami pemendekan atau penyusutan panjang.

2. Tegangan Geser()

Tegangan ini terjadi ketika gaya yang bekerja sejajar dengan bidang dari luas permukaan benda atau bekerja ke arah tangensial (melingkar) terhadap penampang.

 Sumber:https://dutafisika.wordpress.com/2018/12/23/tegangan-regangan-dan-modulus-elastisitas/ 

Regangan (strain) adalah besaran yang menggambarkan deformasi atau perpindahan yang terjadi di dalam suatu benda akibat tegangan yang diberikan. Dalam praktiknya, regangan tidak berdimensi.

Secara matematis, besar regangan dapat ditentukan menggunakan rumus berikut:

= ^ΔL/_L

 

Keterangan:

· (ε) = regangan

· (ΔL) = perubahan panjang (m)

· (L₀) = panjang awal (m)

Berdasarkan arah dan jenis pembebanannya, regangan dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu:

1. Regangan Normal

Regangan ini terjadi akibat gaya tarik atau tekan sejajar sumbu benda.

A. Regangan Tarik

Regangan tarik terjadi ketika suatu material diregangkan atau dipanjangkan yang ditandai dengan peningkatan panjang searah dengan gaya yang diterapkan.

B. Regangan Tekan

Regangan tekan terjadi ketika suatu material dikompresi atau dipendekkan yang melibatkan penurunan panjang akibat pengaruh gaya tekan.

2. Regangan Geser

Regangan ini terjadi akibat gaya geser yang diterapkan sejajar dengan permukaan material membuat benda berubah bentuk kemiringannya.

 

Hubungan antara tegangan dan regangan pertama kali dijelaskan oleh Robert Hooke melalui Hukum Hooke (Hooke's Law). Hukum ini menyatakan hubungan tegangan regangan untuk nilai regangan yang cukup kecil antara pertambahan panjang dan gaya aksial yang menyebabkannya selama material masih berada pada batas elastisnya.

Persamaan Hukum Hooke:

σ = E xε

Keterangan:

· (σ) = tegangan

· (E) = modulus elastisitas atau Modulus Young

· (ε) = regangan

Modulus elastisitas atau Modulus Young yaitu tingkat kekakuan suatu bahan ketika diberi gaya tarik atau tekan. Semakin besar nilai modulus Young suatu bahan, semakin sulit bahan tersebut mengalami perubahan bentuk.Modulus elastisitas mempunyai satuan yang sama dengan tegangan, yaitu Pa atau N/m² .

Beberapa contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari antara lain:

· Konstruksi Jembatan & Gedung: Balok baja pada jembatan dirancang untuk menahan beban (tegangan tekan) lalu lintas di atasnya, dengan batas regangan tertentu agar jembatan tidak melengkung berlebih atau ambruk.

· Karet Gelang & Ikat Rambut: Benda-benda ini bisa mulur (regangan) ketika ditarik oleh gaya tangan kita (tegangan), lalu kembali ke bentuk semula karena sifat elastisitasnya.

· Kendaraan Bermotor: Suspensi (shockbreaker) pada sepeda motor menggunakan pegas. Gaya yang diberikan jalanan berlubang menciptakan tegangan, dan pergerakan per tersebut adalah regangan yang menjaga kendaraan tetap stabil.

Oleh: Gladys TM