Tag: Satuan modulus Young

Gelombang Bunyi: Cepat Rambat Zat Padat Cair Gas Contoh Soal Rumus Perhitungan Sonar Kedalaman Laut Jarak Petir Kilat

Pengertian Gelombang Bunyi. Gelombang bunyi adalah gelombang mekanik yang berbentuk gelombang longitudinal. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah rambatannya sejajar dengan arah getarannya.

Bunyi merupakan getaran yang dapat ditransmisikan oleh air, atau material lain sebagai medium (perantara). Bunyi merupakan gelombang longitudinal dan ditandai dengan frekuensi, intensitas (loudness), dan kualitas.

Kecepatan bunyi bergantung pada transmisi oleh mediumnya. Bunyi dapat merambat melalui berbagai medium, baik padat, gas, maupun cair.

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat

Kecepatan merambat Gelombang bunyi dalam medium zat padat sangat dipengaruhi oleh sifat fisik dari zat padatnya yaitu modulus Young dan massa jenisnya.

Modulus elastisitas atau modulus Young adalah perbandingan antara tegangan (stress) dengan regangan (strain) dari suatu benda.

Cepat rambat bunyi dalam zat padat dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

v = (E/ρ)0,5

Dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

E = modulus Young (dengan satuan N/m2)

ρ = massa jenis zat padat (dengan satuan kg/m3).

Contoh Soal Menghitung Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat

Hitunglah kecepatan merambat gelombang bunyi pada sebuah batang alumuium yang mempuyai modulus Young 7,0 x 1010 N/m2 dan massa jenis 2.700 kg/m3

Diketahui:

E, modulus Young= 7,0 x 1010 N/m2

ρ, massa jenis = 2.700 kg/m3

Jawab

Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Pada Zat Padat Logam Alumunium

Cepat rambat gelombang bunyi pada zat padat logam alumunium dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

v = (E/ρ)0,5

v = (7,0×1010 N/m2/2.700 kg/m3)0,5

v =  5,1 m/s

Contoh Soal Lainnya Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair

Kecepatan gelombang bunyi dalam suatu medium yang memiliki modulus curah B (bulk modulus) dan massa jenis zat cairnya r dapat dinyatakan dengan formulasi  sebagai berikut:

v = (β/ρ)0,5

dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

ρ = massa jenis zat cair,

β = modulus curah atau bulk yang menyatakan perbandingan tekanan pada sebuah benda terhadap fraksi penurunan volume (N/m2).

Contoh Soal Perhitungan Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair

Hitung kecepatan rambat bunyi dalam air yang memiliki modulus bulk 2,1 109 N/m2 dan massa jenis 1000kg/m3

Diketahui

β =  2,1 109 N/m2

ρ = 1000 kg/m3

Rumus Menghitung Cepat Rambat Gelombang Pada Zat Cair

Cepat rambat gelombang bunyi pada zat cair (air)  dapat ditentukan dengan rumus berikut:

v = (β/r)0,5

v = (2,1×109N/m2/1000kg/m3)0,5

v =1,45m/s

Contoh Soal Lainnya Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas

Kecepatan merambat gelombang bunyi dalam medium gas dipengarui oleh tekanan gas, nisbah kapasitas terminal molar, dan massa jenis dan temperature gas yang diformulasikan dengan rumus berikut:

v = (γP/ρ)0,5

Dengan keterangan:

v = cepat rambat bunyi (m/s)

P = tekanan gas

γ = nisbah kapasitas terminal molar.

Atau setara dengan rumus berikut:

v = (γRT/M)0,5

dengan keterangan:

R= tetapan molar gas (8,31 x 103 J/mol-1 K-1)

M= massa satu mol gas (kgmol-1)

T = temperature mutlak gas, termodinamika (K)

v = cepat rambat bunyi (m/s)

γ = konstanta yang bergantung pada jenis gas. Untuk udara, nilai γ adalah1,4.

Konstanta  γ merupakan perbandingan panas jenis gas pada tekanan tetap terhadap  panas jenis gas pada volume tetap. Konstanta  γ disebut juga sebagai konstanta Laplace.

Penerapan Aplikasi Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan baik industry maupun penelitian. Di bidang kelautan gelombang bunyi dimanfaat untuk mengukur kedalaman laut. Di bidang industry gelombang bunyi digunakan untuk mengetahui cacat yang terjadi pada benda- benda hasil produksinya.

Manfaat Gelombang Bunyi Pada Pertanian.

Di bidang pertanian gelombang bunyi diaplikasikan untuk meningkatkan kualitas hasil pertanian.

Ultrasonic yang digunakan berenergi rendah, misalnya penyinaran pada biji atau benih dengan menggunakan ultrasonic dapat menghasilkan pertumbuhan yang lebih cepat dari biasanya. Contoh lainnya adalah tanaman kentang yang dirawat dengan radiasi ultrasonik dapat meningkatkan produksi panennya.

Manfaat Gelombang Bunyi Pada Kedokteran.

Dalam dunia kedokteran, getaran gelombang ultrasonik berenergi rendah dapat digunakan untuk mendeteksi atau menemukan berbagai penyakit yang berbahaya pada organ tubuh, misalnya di jantung, payudara, hati, otak, ginjal, dan beberapa organ lain.

Pengamatan ultrasonik pada wanita hamil untuk melihat perkembangan janin dalam uterus dengan menggunakan ultrasonografi.

Dengan menggunakan ultrasonik yang berenergi tinggi dapat digunakan sebagai pisau bedah, yang pada umumnya untuk melakukan pembedahan dalam neurologi dan otologi.

Untuk keperluan tersebut digunakan suatu alat yang bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang bunyi yang disebut SONAR yang merupakan kependekan dari Sound Navigation Ranging.

SONAR bekerja berdasarkan pada prinsip pemantulan gelombang ultrasonik. Ultrasonic  merupakan gelombang bunyi yang memiliki frekuensi di atas 20.000 Hz.

Cara Kerja SONAR

Pada dasarnya SONAR memiliki dua bagian alat yang memancarkan gelombang ultrasonik yang disebut transmiter (emiter) dan alat yang dapat mendeteksi datangnya gelombang pantul (gema) yang disebut sensor (reciver).

Gelombang ultrasonik dipancarkan oleh transmitter (pemancar) yang diarahkan ke sasaran, kemudian akan dipantulkan kembali dan ditangkap oleh pesawat penerima (reciver).

Dengan mengukur waktu yang diperlukan dari gelombang dipancarkan sampai gelombang diterima lagi, maka dapat diketahui jarak yang ditentukan.

Mengukur Kedalaman Laut.

Untuk mengukur kedalaman laut, SONAR diletakkan di bawah kapal. Pancaran gelombang ultrasonik diarahkan lurus ke dasar laut. Gelombag ultrasonik yang turun akan dipantulkan naik kembali. Dengan demikiam rentang Waktu yang dibutuhkan untuk perambatan gelombang mulai dipancarkan turun dan naik setelah dipantulkan dapat diketahui.

Jika cepat rambat gelombang bunyi di air laut v, selang waktu antara gelombang dipancarkan dengan gelombang pantul datang adalah Δt, indeks bias air n, dan kedalaman laut adalah d, maka kedalaman laut tersebut dapat ditentukan dengan rumus berikut:

d = v. Δt/2n

Dengan keterangan:

d = jarak yang diukur (m)

Δt = waktu yang diperlukan gelombang dari dipancarkan sampai diterima kembali (s)

v = kecepatan rambat gelombang ultrasonik (m/s)

n = indeks bias medium

Contoh Soal Serta Pembahasan Di Akhir Artikel

Macam- Macam Bunyi Pantul

Bunyi Pantul yang Menguatkan Bunyi Asli

Suara seorang yang bicara di dalam ruang kelas akan terdengar lebih keras dibandingkan dengan suara seseorang yang bicara di luar kelas misal di lapangan. Hal Itu dikarenakan suara di dalam ruangan akan dipantulkan oleh dinding- dinding ruangan.

Pengertian Gaung atau Kerdam

Bunyi pantul yang datangnya hanya sebagian yang bersamaan dengan bunyi asli sehingga bunyi asli menjadi tidak jelas disebut gaung atau kerdam.

Gaung bunyi diperoleh dari hasil pemantulan oleh sumber bunyi yang jaraknya dengan dinding pemantul agak jauh sehingga sebagian dari bunyi pantul terdengar bersamaan dengan bunyi asli yang lain dan menyebabkan bunyi terdengar tidak jelas.

Gaung atau kerdam dapat terjadi di dalam ruangan sepert di gedung bioskop, Gedung pertunjukan, gedung pertemuan, studio radio, dan lain-lain. Untuk menghindari terjadinya gaung, pada dinding gedung- gedung tersebut biasanya dilapisi bahan yang dapat meredam bunyi disebut bahan akustik. Contoh bahan peredam suara Misalnya, kain wol, kapas, karton, papan karton, gabus, dan karet busa.

Pengertian Gema

Bunyi pantul dapat terdengar dengan jelas seperti bunyi aslinya karena antara bunyi pantul dengan bunyi asli tidak saling mengganggu. Hal ini dimungkinkan jika jarak antara dinding pemantul dengan sumber bunyi jauh. Karena jarak yang jauh, bunyi akan berjalan menempuh jarak yang jauh. Waktu yang digunakan untuk memantul juga lama.

Jadi Gema bunyi diperoleh dari pemantulan dimana jarak antara sumber bunyi dan dinding pemantul sangat jauh sehingga keseluruhan bunyi pantul dapat terdengar setelah bunyi asli.

Ketika bunyi asli sudah selesai diucapkan, bunyi pantul mungkin masih di perjalanan. Akibatnya, bunyi pantul terdengar jelas setelah bunyi asli. Bunyi pantul yang terdengar jelas setelah bunyi asli disebut gema. Gema dapat terjadi di lereng -lereng gunung atau di lembah- lembah.

Pengertian Nada

Nada adalah bunyi dengan frekuensi yang teratur.

Pengertian Desah

Desah (noise) adalah bunyi yang berfrekuensi tidak teratur.

Contoh Contoh Soal Serta Pembahasan Materi Cepat Rambat Gelombang Bunyi

1). Contoh Soal Aplikasi Gelombang Bunyi, Cara Menghitung Dalam Laut Sonar Frekuensi > 20.000 Hz

Sebuah alat sonar digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Selang waktu yang dicatat oleh sonar untuk gelombang perambatan sampai Kembali lagi ke sonar adalah 1,5 detik. Jika cepat rambat gelombang di dalam air laut adalah 1500 m/s, tentukan kedalaman laut tersebut

Diketahui:

v = 1500 m/s

t = 1 detik

Rumus Cara Menghitung Kedalaman Laut Dengan Sonar Sound Navigation Ranging

Kedalaman laut yang diukur dengan alat sonar dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

d = v.t/2

d = (1500)(1,5)/(2)

d = 500 m

Jadi kedalaman laut adalah 500 m

2). Contoh Soal Menghitung Cepat Rambat Gelombang Bunyi Air Laut Pakai Sonar Sound Navigation Ranging

Sebuah Alat sonar digunakan pada pengukuran cepat rambat air laut yang memiliki kedalaman 3000 meter. Gelombang bunyi merambat sampai Kembali ke  sonar adalah 4 detik. Hitung cepat rambat gelombang bunyi yang dikeluarkan oleh alat sonar.

Diketahui:

d = 3000 m

t = 4 detik

Menghitung Cepat Rambat Gelombang Bunyi Di Air Laut Dengan Sonar

Cepat rambat bunyi di dalam air laut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

d = v.t/2 atau

v = 2.d/t

v = 2(3000)/4

v = 1500 m/s

Jadi cepat rambat gelombang bunyi di laut adalah 1500 m/s

3). Contoh Soal Menghitung Jarak Kilat Sumber Halilintar Di Langit

Seseorang mendengar bunyi halilintar 6 detik setelah kilat terlihat. Jika cepat rambat bunyi di udara adalah 340 m/s. tentukan berapa jarak sumber kilat dari orang tersebut.

Diketahui:

v = 340 m/s

t = 6 detik

Rumus Cara Menghitung Jarak Sumber Kilat Halilintar

Jarak kilat yang menimbulkan halilintar dapat dirumuskan dengan persamaan barikut:

d = v.t

d = 340(6)

d = 2040 m

Jadi jarak kilat ke orang yang mendengarkan halilintar adalah 2040 meter.

4). Contoh Soal Menhitung Jarak Benda (Ranjau) Dengan Sonar

Sebuah gelombang sonar dipancarkan oleh sebuah kapal penyapu ranjau. Jika dalam 4 sekon, gelombang sonar pantul diterima oleh hydrophone, akibat terpantul oleh sebuah benda yang diduga berupa ranjau laut. Tentukan jarak benda (ranjau) dengan kapal jika cepat rambat gelombang sonar 350 m/s

Diketahui:

t = 2 s

v = 350 m/s

Rumus Menghtiung Jarak Benda Dengan Sonar:

d = v.t/2

d = (350)(4)/(2)

d = 700 m

Jadi jarak benda (ranjau) dari kapal laut adalah 700 m

5). Contoh Soal Menghitung Kedalaman Laut Dengan Gelombang Bunyi Ultrasonik

Bunyi ultrasonic digunakan untuk mengukur kedalaman laut. Pulsa ultrasonic dipancarkan dari permukaan laut dan 4 detik kemudian pantulannya diterima Kembali. Jika cepat rambat bunyi ultrasonic dalam air laut adalah 1450 m/s, hitunglah kedalam laut tersebut:

Diketahui

v = 1450 m/s

t = 4 detik

Rumus Cara Menghitung Dalam Laut Dengan Gelombang Bunyi Ultrasonik

Kedalaman laut yang diukur dengan gelombang bunyi ultrasonic dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

d = v.t/2

d = (1450)(4)/2

d = 2900 m

Jadi kedalaman laut adalah  2900 meter

6). Contoh Soal Menghitung Jarak Petir Dari Permukaan Bumi.

Suara guntur terdengar 2,5 detik setelah kilat terlihat oleh pengamat. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, maka jarak petir tersebut dari pengamat adalah

Diketahui:

v = 340 m/s

t = 2,5 detik

Rumus Menghtiung Jarak Petir Dari Pengamat Di Permukaan Bumi

Jarak petir dari pengamat dapat dinyatakan dengan menggunakan dengan rumus berikut

d = v.t

d = 340 (2,5)

d = 850 meter

jadi jarak petir dari pengamat yang ada di bumi adalah 850 meter.

Daftar Pustaka:

  1. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,  Jakarta.
  2. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  3. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  4. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
  5. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  6. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  7. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  8. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  9. Ardra.Biz, 2019, “Penegrtian Cepat Rambat Gelombang Bunyi, Gelombang bunyi adalah, gelombang mekanik, Gelombang longitudinal adalah, Contoh Gelombang Bunyi, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat, Satuan modulus Young,
  10. Ardra.Biz, 2019, “Satuan Modulus elastisitas, satuan massa jenis zat padat, Contoh Soal Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Padat, Medium rambat gelombang bunyi, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair, Satuan modulus curah atau bulk,
  11. Ardra.Biz, 2019, “Contoh Soal Perhitungan Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Cair, Rumus Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas, Contoh Soal Cepat Rambat Bunyi Pada Zat Gas, konstanta Laplace, Penerapan Aplikasi Gelombang Bunyi, Manfaat Gelombang Bunyi Pada Peranian,
  12. Ardra.biz, 2019, “Manfaat Gelombang Bunyi Pada Kedokteran, SONAR Sound Navigation Ranging, Frekuensi SONAR,Cara Kerja SONAR, Mengukur Kedalaman Laut, Rumus Mengukur kedalaman laut gelombang bunyi,
  13. Ardra.Biz, 2019, “Macam- Macam Bunyi Pantul, Bunyi Pantul yang Menguatkan Bunyi Asli, Pengertian Gaung atau Kerdam, Contoh Bunyi Gaung, Pengertian Gema, Contoh Bunyi pantul gema, Pengertian Nada, Pengertian Desah noise,

Contoh Soal Perhitungan Rumus Modulus Elastisitas Young Bulk Volume Geser, Pengertian Diagram

Pengertian Modulus Young. Modulus Young sering disebut juga sebagai Modulus elastisitas yang merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan aksial dalam daerah deformasi elastis.

Modulus elastisitas menunjukkan kecenderungan suatu material untuk berubah bentuk dan kembali lagi ke bentuk semula bila beban beban yang diberikan ditiadakan.

Secara skamatika hubungan antara beban dengan perubahan bentuk dapat digambarkan oleh diagram tegangan- regangan dari hasil uji tarik, seperti pada gambar di berikut:.

Diagram Kurva Tegangan Regangan Modulus Young Elastis Plastis
Diagram Kurva Tegangan Regangan Modulus Young Elastis Plastis

Pada kurva tegangan regangan hasil uji Tarik terdapat dua daerah yaitu daerah elastis yang menunjukkan terjadinya deformasi elastis dan daerah plastis yang mereprenetasikan terjadinya deformasi plastis..

Modulus Young digambarkan oleh gradien dari bagian linear pada awal kurva tegangan regangan hasil uji Tarik, seperti ditunjukkan oleh garis O – A.

Jadi modulus elastis hanya terjadi pada kurva yang linear yaitu daerah dimana deformasi bersifat elastis.

Deformasi Elastis

Deformasi elastis adalah deformasi atau perubahan bentuk yang terjadi pada suatu benda saat gaya atau beban itu bekerja, dan perubahan bentuk akan hilang ketika gaya atau bebannya ditiadakan. Artinya, bila beban ditiadakan, maka benda akan kembali ke bentuk dan ukuran semula.

Deformasi Plastis

Deformasi plastik adalah deformasi atau perubahan bentuk yang terjadi pada benda secara permanen, walaupun beban yang berkerja ditiadakan.

Bila suatu benda kerja dikenai beban sampai pada daerah plastis, maka perubahan bentuk yang terjadi adalah gabungan antara deformasi elastis dan deformasi plastis. Penjumlahan dari kedua deformasi ini merupakan deformasi total.

Rumus Perhitungan Modulus Young

Pada daerah linier dari grafik tegangan- regangan hasil uji Tarik, kemiringan garis atau gradien menunjukkan perbandingan tegangan terhadap regangan yang disebut Modulus Young.

Gaya F bekerja pada permukaan Ao suatu batang silinder menimbulkan tegangan sebesar S dan menyebabkan regangan yang merubah panjang L0 menjadi  L1 atau perubahan panjang sebesar ΔL seperti ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar Gaya Pada Modulus Elastisitas, Modulus Young Logam
Gambar Gaya Pada Modulus Elastisitas, Modulus Young Logam

Besarnya nilai modulus young pada batang selinder dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

E = S/e

E = modulus young, N/mm2

S = tegangan (stress), N/mm2

e = perpanjangan (elongation),

Modulus Young E disebut juga elastisitas atau koefisien elastisitas atau konstanta kesebandingan. Satuan modulus Young adalah N/mm2

Rumus Menentukan Tegangan Stress

Tegangan diturunkan dengan cara membagi besar gaya yang diterima  benda uji dengan luas permukaan benda uji tersebut. Tegangan menunjukkan gaya per satuan luas penampang.

Rumus umum tegangan dapat dinyatakan dengan  menggunakan persamaan berikut:

S = F/Ao

S = tegangan Stress yang diterima benda uji

F= gaya Force yang diberikan pada benda uji

Ao = luas Area penampang awal benda uji

Satuan tegangan adalah pascal (Pa),

1 Pa = 1 N/m2

1 MPa = 1 N/mm2

Rumus Menentukan Regangan Elongation

Regangan diperoleh dengan membagi perubahan panjang terhadap panjang ukur atau gauge length awal dari sampel uji.

Besarnya regangan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

e = (L1 – L0)/L0 x 100%

e = ΔL/L0 x 100%

e = regangan %

L1 = panjang ukur, gauge length benda uji setelah perpanjangan

L0 = panjang ukur, gauge length awal benda uji.

Regangan atau perpanjangan atau elongasi tidak mempunyai satuan, karena merupakan rasio dari besaran besaran yang sama.

Dari rumus rumus di atas dapat diketahui bahwa modulus Young memiliki satuan N/mm2 atau MegaPascal MPa. Satuan modulus Young sama dengan yang digunakan untuk satuan tegangan, stress.

Modulus elastisitas sering digunakan untuk merepresentasikan kekakuan suatu bahan. Makin besar nilai modulus elastisitas, maka bahan semakin kaku yang artinya semakin kecil regangan elastis yang dapat dihasilkan dari pemberian tegangan tertetu.

Modulus Young diperlukan dalam perhitungan kelenturan batang dan struktur yang lain yang akan digunakan saat aplikasi. Oleh karena itu, modulus elastisitas merupakan besaran yang cukup penting dalam bidang teknik.

Contoh Soal Perhitungan Modulus Young Elastisitas

Sebuah kawat logam dengan Panjang 40 cm memiliki diameter 5,5 mm meregang 10 mm Ketika diberi beban 100 kg, Hitunglah besar modulus Young kawat tersebut;

Jawab:

Menghitung Tegangan Pada Kawat

Besar tegangan yang dialami oleh kawat dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

S = F/A

F = 100 x 9,8

F = 980 N

A = π . (2,75)2

A = 23,75 mm2

Maka tegangannya adalah

S = 980/(23,75)

S = 41,26 N/mm2 (MPa)

Menghitung Regangan Kawat

Besar regangan yang dialami oleh kawat dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

e = ΔL/L

e = 10/400

e = 0,025

Menghitung Modulus Young Kawat

Besar modulus Young kawat dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

E = S/e

E = 41,26/0,025

E = 1,65 x 103 N/mm2

Contoh Soal Perhitungan Modulus Elastisitas

Sebuah batang baja silender memiliki Panjang 50 mm dan diameter 9 mm berapa pengurangan Panjang Ketika batang baja menahan beban 1000 kg. E = 2 x 105 N/m2

Jawab

Menghitung Tegangan Pada Kawat

Besar tegangan yang dialami oleh kawat dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

S = F/A

F = 1000 x 9,8

F = 9.800 N

A = π . (4,5)2

A = 63,59 mm2

Maka tegangannya adalah

S = 9.800/(63,59)

S = 154,1 N/mm2 (MPa)

Menghitung Pengurangan Panjang Kawat

Besar pengurangan Panjang yang dialami oleh kawat dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

e = ΔL/L

ΔL = e.L

dimana

E = S/e atau

e = S/E sehingga

ΔL = S.L/E

dan

E = 2 x 105 MPa atau

E = 2 x 105 N/mm

Maka pengurangan Panjang adalah

ΔL = (154,1)x (50)/(2 x 105)

ΔL = 0,0383 mm

Modulus Bulk B

Modulus bulk menggambarkan elastisitas volume suatu bahan. Misalnya suatu gata tekan yang terdistribusi beraturan bekerja pada permukaan permukaan benda dan diarahkan tegak luru terhadap permukaan pada semua titik.

Maka jika F adalah gaya yang bekerja dan tegak lurus terhadap suatu luas A maka tekanannya dapat didefinisikan dengan persamaan rumus berikut:

Tekanan pada A = P = F/A

Satuan SI tekanan adalah pascal Pa.

Misalkan tekanan pada suatu benda dengan volume awal adalah V0 meningkat sebesar ΔP. Peningkatan tekanan akan menyebabkan perubahan volume sebesar  ΔV. Dimana perubahan volume ΔV adalah negative.

Gambar Perhitungan Tegangan Regangan Modulus Bulk Volume
Gambar Perhitungan Tegangan Regangan Modulus Bulk Volume

Pernyataan di atas dapat diformalasikan dengan persamaan rumus seperti berikut

Rumus Tegangan Volume (Bulk)

Tegangan volume (bulk) dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

Tegangan Volume = ΔP

Rumus Regangan Volume (Bulk)

Regangan volume (bulk) dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

Regangan Volume = ΔV/V0

Rumus Moduls Volume (Bulk)

Modulus Bulk dapat dinyatakan sebagai berikut

B = tegangan volume/regangan volume atau

B = ΔP/(ΔV/V0)

Tanda negative dihilangkan agar nilai dari ΔV sehingga nilai modulus bulk B bernilai positif.

Satuan modulus bulk B adalah satuan tekanan. Kebalikan dari modulus bulk B adalah kemampuan tekan atau kompresibilitas K.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Modulus Bulk

Modulus air adalah 2,1 GPa. Hitunglah kontraksi volume 1000ml air Ketika mengalami tekanan sebesar 4,2 MPa.

Jawab

Kontraksi volume sama dengan perubahan volume (ΔV), volume menjadi kecil dan dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

B = ΔP/(ΔV/V0)

ΔV = (ΔP.V0)/B

ΔP = 4,2 x 106 Pa

V0 = 1000 ml

B = 2,1 109 Pa

substitusikan nilai B, DP, dan V0

ΔV = (4,2 x 106 x 1000)/(2,1 x 109)

ΔV = – 2 ml

Modulus Geser

Modulus Geser G menggambarkan elastisitas bentuk suatu bahan, seperti ditunjukkan pada gambar, gaya gaya tangensial yang sama dan berlawanan F bekerja pada suatu balok persegi.

Gambar Perhitungan Tegangan Regangan Modulus Geser
Gambar Perhitungan Tegangan Regangan Modulus Geser

Gaya gaya geser ini mengganggu balok sebagaimana ditunjukkan pada gambar, tetapi volume balok tetap tidak berubah. Gaya geser yang bekerja pada luas A menyebabkan permukaan bergeser sehingga membentuk suatu tegangan geser dan regangan geser.

Rumus Tegangan Geser

Besarnya tegangan geser dapat dinyatakan dengan rumus berikut

Tegangan Geser = Gaya tengensial/luas permukaan yang menggeser

Tegangan Geser Sg = F/A

Rumus Regangan Geser

Besarnya regangan geser dapat dinyatakan dengan rumus berikut

Regangan Geser  eg = Jarak permukaan yang menggeser/jarak antar permukaan

Regangan Geser eg = ΔL/L

Rumus Modulus Geser

Modulus geser merupakan perbandingan besarnya tegangan geser teradap regangan geser dan dinyatakan dengan rumus berikut:

Modulus Geser G = Tegangan Geser/Regangan Geser

G = (F/A)/(ΔL/L0)

G = (F.L0)/(A.ΔL)

nilai ΔL biasa sangat kecil, sehingga rasio ΔL/L adalah setara dengan sudut geser θ dalam radian, denga demikian

G = F/(A.θ)

Contoh Soal Perhitungan Rumus Modulus Geser

Sepotong puding gelatin berbentuk kotak memiliki luas bagian atas 30 cm2 dan tinggi kotak 3 cm. Jika gaya geser sebesar 0,6 N diterapkan pada bagian atas, permukaan yang lebih tinggi berpindah 6 mm relative terhadap permuaan bawah, hitunglah modulus geser kotak gelatin tersebut.

Jawab:

Tegengan Geser Dihitung dengan rumus berikut

Tegangan geser Sg = F/A

F = 0,6 N

A = 30 cm2 = 30 x 104 m

Tegangan geser Sg = 0,6/(30 x10-4)

Sg = 200 Pa

Regangan Geser Dihitung dengan rumus berikut:

Regangan Geser eg = ΔL/L

ΔL = 6 mm

L = 30 mm

Regangan geser eg = 6/30

eg = 0,2

Modulus Geser G = 200/0,2

G = 1.000 Pa

Faktor Yang Mempengaruhi Nilai Modulus Young

Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom. Gaya atom ini tidak dapat diubah tanpa terjadinya perubahan mendasar dari sifat bahannya. Oleh karena itu, Modulus elastisitas merupakan sifat mekanik bahan yang tidak mudah untuk diubah.

Modulus elastisitas hanya dapat berubah dalam jumlah tertentu oleh perlakuan panas, atau pengerjaan dingin, atau penambahan paduan tertentu. Modulus elastisitas umumnya diukur pada temperatur tinggi dengan metoda dinamik.

Nilai Modulus Young Bahan Logam

Beberapa nilai modulus elatisitas dari bahan logam teknik yang berbeda pada berbagai temperatur berbeda pula dapat dilihat pada tabel di bawah:

Nilai Modulus Young Bahan Logam
Nilai Modulus Young Bahan Logam

Modulus Elastisitas, Modulus Young Beberapa Bahan Logam

Modulus Elastisitas, Modulus Young Beberapa Bahan Logam
Modulus Elastisitas, Modulus Young Beberapa Bahan Logam

Dari tabel tersebut diketahui bahwa tempertur memberikan pengaruh terhadap kelenturan bahan logam. Semakin tinggi temperatur kerja bahan logam, maka nilai modulus elastisitas menjadi turun. Hal ini artinya, bahan atau logam menjadi kurang kaku ketika berada pada daerah panas. Artinya juga, Logam menjadi tambah lentur ketika berada pada temperatur tinggi.

Contoh Soal Perhitungan Rumus Modulus Elastisitas Young Bulk Volume Geser, Pengertian Diagram

Pengertian Modulus Young.  Modulus Young sering disebut juga sebagai Modulus elastisitas yang merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan aksial ...

Kurva Tegangan Regangan Rekayasa, Nominal Logam.

Pengertian Tegangan Rekayasa/Nominal/Tekink.  Sifat-sifat mekanik bahan atau logam yang dikuantifikasikan dengan kuat tarik, kuat luluh, perpanjangan ...

Kurva Tegangan Regangan Sejati, Sebenarnya

Kurva regangan regangan sejati atau biasa juga disebut kurva tegangan regangan sebenarnya dapat dihitung dengan menggunakan data dari kurva tegangan regangan...

Menentukan Kuat Tarik Luluh Elongasi Nominal Sebenarnya Pengertian Contoh Soal Perhitungan,

Pengertian Definisi Sifat Mekanik Bahan Logam.  Pengujian bahan atau logam bertujuan untuk mendapatkan atau mengetahui beberapa sifat bahan logam dengan ...

Pengertian-Menentukan Kekuatan Tarik Bahan Logam, Tensile Strength

Kekuatan tarik yang dimiliki bahan logam akan menunjukkan kemampuan bahan dalam menahan gaya tarik sebelum mengalami perubahan penampang atau penciutan....

Pengertian-Menentukan Keuletan Bahan Logam, Ductility

Keuletan bahan logam adalah sifat yang menunjukkan kemampuan bahan logam untuk bertambah panjang ketika diberi beban atau gaya tarik.  Besaran ini...

Pengujian Sifat Mekanik Bahan Logam

Pengertian Definisi Sifat Mekanik Bahan Logam.  Pengujian bahan atau logam bertujuan untuk mendapatkan atau mengetahui beberapa sifat bahan logam dengan ...

Prinsip Kerja Uji Impak Charpy dan Izod, Pengertian Ketangguhan Rumus Perhitungan Contoh Soal

Sifat Ketangguhan Material Bahan Logam. Sifat ketangguhan adalah kemampuan suatu bahan material dalam menyerap energi atau gaya yang diberikan sampai...

Prinsip Kerja Uji Kekerasan Brinell Vickers Rockwell, Pengertian Rumus Contoh Soal Perhitungan

Pengertian Kekerasan Bahan Logam.  Kekerasan adalah ketahanan bahan atau logam terhadap deformasi yaitu deformasi tekan atau indentasi. Pada umumnya pengujian ...

Sifat Mampu Bentuk Bahan Logam, Formability

Pengertian Formability.  Sifat mampu bentuk atau formability merupakan sifat yang dimiliki oleh bahan atau logam yang menunjukkan kemampuan untuk...

Sifat Mampu Cor Bahan Logam, Castability

Pengertian Dan Istilah Castability.  Sifat mampu cor atau castability adalah sifat yang dimiliki oleh bahan yang menunjukkan kemampuan bahan logam untuk ...

Sifat Mampu Mesin Bahan Logam, Machinability

Pengertian Sifat Mampu Mesin. Sifat mampu mesin adalah sifat yang dimiliki oleh bahan logam yang menunjukkan kemampuan untuk dibentuk dengan proses pemesinan....

Uji Kemampukerasan Jominy Test: Pengertian, Prinsip, Cara Kerja Percobaan, Fungsi, Tujuan, Kurva Uji,

Pengertian Kekerasan, Hardness. Kekerasan menunjukkan daya tahan material umumnya logam terhadap deformasi plastic dengan cara penekanan (penetrasi)....

Daftar Pustaka:

  1. Dieter, G. E., 1986, ” Mechanical Matallurgy”, 3rd edition, McGraw-Hill, Inc.
  2. Betzalel Avitzur, 1983, “Handbook of Metal-Forming Process”, John Wiley & Sons Inc., New York.
  3. Thomas Maxwell, 2001, “Maintenance, Design, Measuring And Pressure Lubrication Of The Wire Drawing Die”,Wire Journal International, Vol. 34, Number 5. May.
  4. Lange, K. 1985, “Handbook of Metal Forming”, MC Graw-Hill, New Jersey
  5. Hosford, W. F., 1993, “Metal Forming, Mechanics & Metallurgy”, Second edition, Printice-Hill, Inc., New Jersey.
  6. Backofen, W. A., 1972, “Deformation Processing”, Addison-Willey Publishing Company, Massachusett.
  7. Dieter, G.E., 1988,”Workability Testing Techniques”, ASM, Metal Park, Ohio.
  8. Hobbs,R.M., 1974,”BPH Technical Bulletin”, Broken-Hill Proprietary Co., Ltd., Vol. 18.N0.2.
  9. Hutchinson, W.B., 1984, “International Metal Riviews”, vol 29, No. 1.
  10. Artikel, Ardra.biz, 2019, “Pengertian Modulus Young. Gradien kurva tegangan-regangan dengan Modulus elastisitas. Contoh Soal Perhitungan Modulus Young Elastisitas dan Sifat Kelenturan Bahan Logam.
  11. Artikel, Ardra.biz, 2019, “Sifat Kekakuan Bahan Logam yaitu Cara Menentukan Kelenturan Kekakuan Bahan Logam. Menentukan Kelenturan Kekakuan Bahan Logam Kurva Tegangan Regangan dan Modulus Young di Kurva Tegangan Regangan Rekayasa. Modulus Young Elastisitas Baja Alumunium dan Titanium.
error: Content is protected !!