Penjelasan dan Contoh Soal Modulus Elastisitas yang Mudah Dipelajari

Mendekati ujian tidak sedikit siswa-siswi yang mencari contoh soal modulus elastisitas untuk memudahkan proses belajarnya.

Jika Anda suka dengan pelajaran fisika pasti sudah tidak asing dengan materi pembelajaran yang satu ini, bukan?

Berbicara soal modulus elastisitas memang bisa dibilang susah-susah gampang. Oleh karena itu Anda perlu fokus saat sedang mempelaharinya.

Contoh soal modulus elastisitas merupakan salah satu materi yang penting dipelajari dalam bidang fisika.

Contoh soal modulus elastisitas berfungsi untuk mengetahui sifat elastisitas suatu objek benda.

Dalam kehidupan sehari-hari tentunya kita sering menemui berbagai benda yang sifat elastisitasnya berbeda-beda.

Sehingga diperlukan rumus modulus elastisitas untuk mengetahui tingkat elastisitas benda tersebut.

Definisi dan Jenis-jenis Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas bisa diartikan sebagai angka yang digunakan untuk mengukur ketahanan suatu benda.

Contoh soal modulus elastisitas merupakan perbandingan antara tekanan yang diberikan dengan perubahan bentuk per satuan panjangnya.

Dalam ilmu fisika, contoh soal modulus elastisitas dirumuskan dengan tegangan : regangan.

Tegangan dalam rumus ini adalah gaya yang menimbulkan deformasi dibagi dengan daerah tempat gaya diterapkan.

Besaran gaya atau F dalam penghitungan modulus elastisitas tidak terlalu menjadi perhatian.

Yang cukup diperhatikan dalam rumus ini adalah sebuah sistem yang memiliki luas, bukan sekedar sistem yang dapat diwakili oleh sebuah pusat massa.

Sementara itu, regangan (strain) diartikan sebagai rasio perubahan beberapa parameter panjang ketika diberikan gaya.

Ilmuwan yang merumuskan hubungan antara stress dengan strain dalam sebuah persamaan tersebut adalah Hooke.

Menurut hukum Hooke, modulus elastisitas merupakan perbedaan yang diakibatkan oleh perbedaan karakteristik benda.

Modulus elastisitas memuat informasi penting terkait sifat elastisitas bahan.

Rumus ini menjelaskan bahwa suatu bahan atau benda memiliki kemampuan untuk kembali ke bentuk awal setelah terdeformasi oleh gaya dalam arah normal.

Terdapat beberapa jenis contoh soal modulus elastisitas yang perlu dipelajari jika Anda menekuni bidang fisika.

Ada Modulus Young, Modulus Shear, Modulus Bulk, dan Poisson Ratio yang semuanya dibedakan menurut perubahan akibat tegangan yang didapatkan.

Berikut ini adalah pengertian dari jenis-jenis modulus elastisitas:

1. Modulus Young

Modulus Young bertujuan untuk mengukur ketahanan benda yang mengalami perubahan bentuk ketika diterapkan suatu gaya.

Jenis modulus elastisitas ini menyatakan kekakuan dari suatu benda atau material.

Semakin besar modulus Young suatu benda, maka benda tersebut semakin sulit mengalami  karena tingkat elastisitasnya semakin rendah.

Jika dilihat secara matematis, maka rumus contoh soal modulus elastisitas Young adalah sebagai berikut:

Keterangan:

F   = Gaya yang diberikan (N)

A  = Luas permukaan benda (m²)

L   = Pertambahan panjang (m)

L₀ = Panjang mula-mula (m)

2. Modulus Shear

Modulus Shear sering juga disebut dengan modulus geser karena menghitung perbandingan antara tegangan geser dengan regangan geser.

Secara matematis, contoh soal modulus elastisitas geser bisa dirumuskan sebagai berikut:

Modulus Shear bernilai konstan apabila tegangan geser yang diberikan kecil. Sehingga, regangan geser dapat berubah secara linier untuk tegangan yang bernilai kecil.

Selain disebut pula dengan modulus geser, modulus Shear juga biasa disebut modulus torsi.

3. Modulus Bulk

Modulus Bulk merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan volume yang dihasilkan.

Secara matematis, contoh soal modulus elastisitas Bulk dirumuskan sebagai berikut:

Tanda negatif dalam persamaan ini menandakan bahwa setiap peningkatan tegangan bisa menimbulkan berkurangnya volume suatu benda.

4. Poisson Ratio

Poisson ratio merupakan jenis modulus elastisitas yang digunakan untuk menyatakan kekakuan suatu zat.

Nilai poisson ratio ini berkisar antara 0 sampai 0,5 tergantung jenis zat yang dihitung kekakuannya.

Air yang merupakan zat cair memiliki nilai poisson ratio sebesar 0, sementara logam yang bersifat kaku memiliki poisson ratio mendekati 0,5.

Itu artinya, semakin kaku atau keras suatu zat maka akan semakin besar nilai poisson ratio-nya.

Contoh Soal Modulus Elastisitas

Agar bisa lebih mudah memahami rumus-rumus di atas, maka Anda perlu juga mempelajari contoh soal modulus elastisitas beserta pembahasan jawabannya. Ini dia beberapa contoh soalnya:

Soal Modulus 1

Sebuah tali berdiameter 20 mm ditarik dengan gaya 100 Newton. Hitunglah tegangan tali tersebut!

Diketahui:

Diameter tali (d)= 20 mm = 0,02 m, jari-jari tali (r) = 1 mm = 0,01 m, dan gaya tarik (F)= 100 Newton

Ditanya:

Tegangan tali?

Jawaban:

Luas penampang tali:

A= (3,14) (0,01) (0,01)

A= 3,14 x 10^-4 m²

Tegangan tali:

Tegangan tali = 318471,33 N/ m² = 31,8 x 10⁴ N/ m²

Soal Modulus 2

Sebuah tali dengan panjang 50 cm ditarik hingga mengalami pertambahan panjang sebesar 0,8 cm. Hitunglah regangan tali tersebut!

Diketahui:

Panjang tali semula (L₀)= 50 cm

Pertambahan panjang = 0,8 cm

Ditanya:

Regangan tali?

Jawaban:

Regangan tali = 0,016

Jadi, regangan yang dialami tali tersebut adalah 0,016.

Soal Modulus 3

Sebuah tiang beton memiliki tinggi 2 meter dengan luas penampang 1 m². Beban yang ditopang tiang tersebut bermasa 10.000 Kg. Jika gravitasinya 10 m/ s² dan Modulus Young 20 x 10⁹ N/ m², hitunglah:

1. Tegangan tiang
2. Regangan tiang
3. Perubahan tinggi tiang

Diketahui:

Tinggi tiang (L₀)= 2 meter

Luas penampang= 1 m²

Massa tiang= 10.000 Kg

Gravitasi= 10 m/ s²

Modulus elastisitas Young= 20 x 10⁹ N/ m²

Ditanya:

1. Tegangan tiang
2. Regangan tiang
3. Perubahan tinggi tiang

Jawaban:

1. Tegangan tiang

F = Berat

   = m.g

   =10.000 x 10 = 100.000

Tegangan Tiang = 100.000 N/ m² = 10⁵ N/ m²

2. Regangan tiang

Modulus Young (E)?

Regangan Tiang = 5 x 10^-6

3. Perubahan tinggi tiang

Soal Modulus 4

Suatu tali ditarik dengan gaya sebesar 314 Newton. Panjang awal senar berdiameter 10 mm tersebut adalah 1 m. Hitunglah pertambahan panjang senar tersebut jika modulus young 2 x 10⁸.

Diketahui:

F = 314 Newton

L₀= 1 meter

d= 10 mm = 0,01 meter

r= 5 m = 0,005 meter

E= 2 x 10⁸

Ditanya:

Pertambahan panjang tali?

Jawaban:

 = 7,85 x 10^-5

Pertambahan panjang tali = 0,02 m

Itulah penjelasan dan beberapa contoh soal modulus elastisitas yang sangat mudah dipelajari.

Bagi Anda yang menempuh pendidikan atau bekerja di bidang yang berkaitan dengan fisika, hal dasar tersebut penting untuk dipahami.

Dengan mempelajari contoh soal modulus elastisitas tersebut, Anda bisa lebih mudah dalam mengetahui tegangan dan regangan suatu benda atau material. Bagi Anda yang penasaran dengan soal-soal terkait elastisitas, Anda bisa menyimak juga informasi tentang contoh soal elastisitas penawaran maupun permintaan.