Elastisitas dan Getaran Harmonik

 A. Pengertian Elastisitas
Semasa kecil Anda mungkin pernah bermain karet gelang, tanah liat,
atau plastisin. Saat Anda menarik karet gelang, karet makin panjang. Jika
tarikan dihilangkan, maka bentuk karet kembali seperti semula. Lain halnya
dengan karet, tanah liat saat ditekan akan berubah bentuk. Jika tekanan
dihilangkan, ternyata bentuk tanah liat tidak kembali seperti semula. Sifat
sebuah benda yang dapat kembali ke bentuk semula disebut elastis. Bendabenda
yang mempunyai elastisitas atau sifat elastis seperti karet gelang,
pegas, dan plat logam disebut benda elastis

Berdasarkan pengalaman sehari-hari, bila Anda menarik karet gelang
dengan simpangan yang kecil (karet gelang diberi gaya yang kecil), maka
karet gelang dapat kembali ke bentuk semula. Namun, bila karet gelang
ditarik dengan gaya yang besar, maka bentuknya tidak kembali seperti
semula. Pada keadaan terakhir ini, karet gelang sudah tidak bersifat elastis.
Jadi, sifat elastis zat padat memiliki batas tertentu. Pegas atau benda-benda
lain yang dikenai gaya besar akan hilang sifat elastisitasnya. Gaya pada
benda elastis akan menimbulkan tegangan, sehingga benda bertambah
panjang.
B. Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastisitas
Benda yang dikenai gaya tertentu akan mengalami perubahan bentuk.
Perubahan bentuk bergantung pada arah dan letak gaya-gaya tersebut
diberikan. Ada tiga jenis perubahan bentuk yaitu regangan, mampatan,
dan geseran.
1. Regangan. Renggangan merupakan perubahan bentuk yang dialami
sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menjauhi
pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda. Perhatikan Gambar
3.1 (b)!
2. Mampatan. Mampatan adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah
benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menuju pusat benda)
dikenakan pada ujung-ujung benda. Perhatikan Gambar 3.1 (c)!
3. Geseran. Geseran adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah
benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah dikenakan pada
sisi-sisi bidang benda
Tegangan (stress) pada benda, misalnya kawat besi, didefinisikan
sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Tegangan diberi
simbol 􀁖 (dibaca sigma). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
F
A
􀁖 􀀠
Keterangan:
F : besar gaya tekan/tarik (N)
A : luas penampang (m2)
􀁖 : tegangan (N/m2)
Bila dua buah kawat dari bahan yang sama tetapi luas penampangnya
berbeda diberi gaya, maka kedua kawat tersebut akan mengalami tegangan
yang berbeda. Kawat dengan penampang kecil mengalami tegangan yang
lebih besar dibandingkan kawat dengan penampang lebih besar. Tegangan
benda sangat diperhitungkan dalam menentukan ukuran dan jenis bahan
penyangga atau penopang suatu beban, misalnya penyangga jembatan
gantung dan bangunan bertingkat.
Regangan (strain) didefinisikan sebagai perbandingan antara
penambahan panjang benda 􀀧X terhadap panjang mula-mula X. Regangan

Makin besar tegangan pada sebuah benda, makin besar juga
regangannya. Artinya, 􀀧X juga makin besar.
Selama gaya F yang bekerja pada benda elastis tidak melampaui batas
elastisitasnya, maka perbandingan antara tegangan (􀁖 ) dengan regangan
(􀁈 ) adalah konstan. Bilangan (konstanta) tersebut dinamakan modulus elastis
atau modulus Young (E). Jadi, modulus elastis atau modulus Young
merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami
oleh suatu benda.