BAB 6
SIFAT MEKANIK ZAT
A. PENGERTIAN
Sifat Mekanik Zat adalah kemampuan suatu zat (bahan)
dalam menahan gaya atau beban yang dikenakan padanya.
Berdasarkan
jenis bahannya :
- Logam
a.
Ferro Þ besi
b.
Non Ferro Þ Cu, Mg, Zn, Pb, dan lain-lain
- Non Logam
Contoh:
kayu, asbes, karet, plastik, dan lain-lain
Berdasarkan
sifatnya, zat (bahan) dibedakan menjadi :
- Elastis
Adalah
bahan yang dapat kembali ke bentuk semula jika gaya yang diberikan ditiadakan.
- Plastis
Adalah
bahan yang tidak dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya ditiadakan.
B. TEGANGAN DAN REGANGAN
- Tegangan (Stress) = s
Adalah
besarnya gaya yang bekerja pada setiap satuan luas penampang
|
|
Keterangan:
F = gaya
yang bekerja (N)
A
= luas penampang (m2)
s = tegangan
(stress) ® (N/m2)
- Regangan (Strain) = å
Adalah
perbandingan antara perubahan panjang dengan panjang mula-mula
Keterangan:
Dl = pertambahan
panjang
l = panjang mula-mula
å = Regangan (strain)
C. MODULUS ELASTISITAS
Adalah
perbandingan Tegangan (stress) dan Regangan (strain)
atau
D. HUKUM HOOKE
Perbandingan antara gaya yang bekerja dengan
pertambahan panjang suatu bahan dalam beberapa keadaan selalu tetap.
|
W = F
|
0
|
10
|
20
|
30
|
40
|
45
|
50
|
55
|
|
Dl
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
4
|
4
|
-
|
Dl
 |
F
= konstan, maka keterangan : F = gaya (N)
k
= konstanta (N/m)
Dl = pertambahan panjang pegas (m)
E. 
PEGAS
åFy = 0 Keterangan:
F – w = 0 F = gaya pegas (N)
F = w w = berat benda (N)
 |
|||
|
|||
F. 
USAHA PADA PEGAS
Wpegas = luas daerah
diarsir = luas D
Wpegas
= ½ F . Dl , padahal F = k . Dl , maka
|
|
Keterangan
:
W = usaha pada pegas
(J)
F = gaya pegas (N)
k = konstanta pegas
(N/m)
Dl = pertambahan
panjang pegas (m)
G. SUSUNAN PEGAS
Seri
 |
|||||
 |
|||||
 |
|||||
- Paralel
 |
|||
 |
|||
Soal-Soal latihan :
I.
Isilah
titik-titik dibawah ini dengan jawaban yang tepat!
1.
Massa bahan yang rapat massa 10 g/cm3 dan
volume 20 cm3 adalah ....
2.
Berat jenis bahan pada soal nomor 1 adalah ....
3.
Besarnya gaya dibanding luas permukaan bahan disebut
....
4.
Perbandingan antara pertambahan panjang bahan dengan
panjang bahan mula-mula disebut ....
5.
Bahan yang apabila diberi gaya tidak dapat kembali ke
bentuk semula disebut bahan ....
6.
Dua buah pegas masing-masing berkonstanta 50 N/m dan
100 N/m apabila disusun secara paralel maka konstanta pegas totalnya adalah
....
7.
Tiga buah pegas masing-masing berkonstanta k1
= 100 N/m, k2 = 200N/m dan
k3 = 100 N/m disusun secara seri, maka konstanta pegas totalnya adalah ....
k3 = 100 N/m disusun secara seri, maka konstanta pegas totalnya adalah ....
8.
Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut ....
9.
Dua buah pegas dengan konstanta 50 N/m dan 50 N/m
disusun secara paralel dan diberi gaya 2N. pertambahan panjang pegas adalah ....
10. Pada soal
no. 9 energi potensial pegas adalah ....
II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan
singkat dan tepat!
1.
Pegas yang berkonstanta 300 N/m digantungi beban 0,3
kg. Jika percepatan grafitasi bumi 10 m/s2. Tentukan :
a.
Pertambahan panjang pegas!
b.
Energi potensial!
2.
Pada
susunan pegas disamping. Tentukan :
Pada
susunan pegas disamping. Tentukan :
a.
Pertambahan panjang pegas!
b.
Energi potensial pegas!
3.
Pada gambar
susunan pegas disamping. Tentukan :
Pada gambar
susunan pegas disamping. Tentukan :
a.
Konstanta pegas pengganti!
b.
Pertambahan panjang pegas!
c.
Energi Potensial!
4.
Apa yang dimaksud :
a.
Stress
b.
Strain
c.
Modulus elastisitas
5.
Sebutkan bunyi hukum Hooke dan tuliskan persamannya!
6.
Sebutkan perbedaan antara benda elastis dan benda
plastis, jelaskan dengan contoh!
7.
Sebatang kawat dengan luas penampang 20 mm2
ditarik oleh pasangan gaya sebesar 4 N, sehingga kawat itu bertambah panjang
0,08 cm. Jika panjang kawat mula-mula 40 cm.
Hitunglah
:
a.
Tegangan kawat
b.
Regangan kawat
c.
Modulus elastisitas bahan
8.
Berapakah beban (gaya) yang harus diberikan pada pegas
agar pada pegas timbul energi potensial sebesar 10 joule jika konstanta pegas
tersebut adalah 200 N/m.
9.
Sebuah beban dengan massa 8 kg digantungkan pada tiga
buah pegas yang dihubungkan paralel dengan konstanta pegas masing-masing k1
= 200 N/m,
k2 = 400 N/m, k3 = 200 N/m.
k2 = 400 N/m, k3 = 200 N/m.
Tentukan
berapa cm pertambahan panjang susunan pegas tersebut?
10. Dua buah
pegas dengan tetapan 200 N/m dan 400 N/m dihubungkan secara seri dan diberi
gaya 20 N. Berapakah pertambahan panjang susunan pegas tersebut?
11. Sebuah
logam panjangnya 5 m, berdiameter 4 mm ditarik dengan gaya 20. Ternyata
bertambah 0,2 cm. Tentukan besarnya modulus young logam tersebut!
12. Pegas dari salah
satu shock breaker sepeda motor panjangnya 60 cm, setelah melewati sebuah
lubang menyusut menjadi 50 cm. Jika konstanta gaya pegas
800 N/m. Berapa energi potensial yang teredam pada pegas tersebut?
800 N/m. Berapa energi potensial yang teredam pada pegas tersebut?
13. Sebuah
panggung hiburan menggantung pada empat buah kawat sepanjang 6 m dan
berdiameter 8 mm. Jika modulus elastisitas kawat 1,2 x 1010 N/m2
dan panggung dibebani benda 30,6 kg. Hitunglah pertambahan panjang kawat-kawat
penggantung!
14.
Lihat
grafik disamping:
Lihat
grafik disamping:
a.
Berapa N gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas
sejauh 15 cm?
b.
Berapakah konstanta gaya pegas?
c.
Berapa energi potensial pegas?
0 5
10 15 20
25
15.
Pada gambar
disamping jika k1 = k2 = 50 N/m, k3 = 50 N/m,
k4 = 25 N/m, dan F = 4 N. Tentukan :
Pada gambar
disamping jika k1 = k2 = 50 N/m, k3 = 50 N/m,
k4 = 25 N/m, dan F = 4 N. Tentukan :
a.
Konstanta pegas pengganti!
b.
Pertambahan panjang susunan pegas!
c.
Energi potensial pegas!
III. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dengan
cara memberi tanda silang (x) pada huruf a, b, c, d, atau e!
1.
Sifat benda yang memungkinkan benda kembali pada
bentuknya semula setelah gaya yang bekerja pada benda dihilangkan disebut ....
a.
Platisitas d. Stress
b.
Emisivitas e. Strain
c.
Elastisitas
2. Perbandingan antara stress
dan strain disebut ....
a.
Tegangan
b.
Regangan
c.
Modulus Elastisitas
d.
Energi Potensial Pegas
e.
Konstanta Gaya Pegas
3. Sehelai kawat luas
penampangnya 0,08 cm2, ditarik dengan gaya 200N. Besarnya tegangan
kawat adalah ....
a.
5 x 104 N/m2 d. 25 x 106 N/m2
b.
1,6 x 106 N/m2 e. 2 x 104 N/m2
c.
80 x 106 N/m2
4. Sebuah pegas panjang 60 cm, setelah
ditarik panjangnya menjadi 66 cm, maka besarnya regangan pegas adalah ....
a.
0,16 d. 0,1
b.
0,66 e. 0,01
c.
0,6
5. Sehelai kawat ditarik dengan
gaya 80 N, kawat bertambah panjang 0,4 cm. Besarnya konstanta gaya kawat adalah
....
a.
100 N/m d. 400 N/m
b.
200 N/m e. 600 N/m
c.
300 N/m
6. Dimensi dari massa jenis
suatu beban adalah ....
a.
M.L-3 d. M.L2T-2
b.
M.L.T-2 e. M.L-2T-3
c.
M.L-1T-2
7. Sebatang kawat tembaga
volumenya 24 cm3. Jika massa jenis tembaga
0,8 gram/cm3, maka massa kawat tembaga tersebut adalah ....
0,8 gram/cm3, maka massa kawat tembaga tersebut adalah ....
a.
16 gram d. 0,9 kg
b.
18,4 gram e. 20,8 kg
c.
19,2 gram
8. Sifat benda yang
memungkinkan benda kembali pada bentuknya semula setelah gaya yang bekerja
dihilangkan adalah ....
a.
Stress d. Elastisitas
b.
Strain e. Plastisitas
c.
Emisivitas
9. Perbandingan antara gaya
yang bekerja pada bahan dengan luas permukaan beban disebut ....
a.
Hukum Hooke d. Stress
b.
Modulus Young e. Regangan
c.
Strain
10. Seutas kawat luas
penampangnya 0,04 cm2, dikenai gaya sebesar 300 N. Besarnya tegangan
kawat adalah ....
a.
7,5 x 107 N/m2 d. 12,5 x 107 N/m2
b.
5 x 107 N/m2 e. 2,5 x 107 N/m2
c.
10 x 107 N/m2
11. Untuk menekan suatu pegas
spiral sejauh 8 cm memerlukan gaya sebesar 20 N. Energi potensial pegas adalah
....
a.
1,0 joule d. 0,9 joule
b.
0,8 joule e. 0,4 joule
c.
0,6 joule
12. Dua buah pegas mempunyai
konstanta masing-masing 80 N/m dan 60 N/m disusun seri. Jika susunan pegas
digantungi beban 12 N. besar energi potensial adalah ....
a.
9 joule d. 12 joule
b.
3 joule e. 10 joule
c.
6 joule
13. Agar suatu pegas dapat
bertambah panjang sebesar 6 cm diperlukan gaya sebesar 24 N. Besar usaha yang
dilakukan agar pegas bertambah panjang 24 cm adalah ....
a.
144 joule d. 24 joule
b.
64 joule e. 48 joule
c.
12 joule
14.
Grafik disamping menunjukkan
hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (X) untuk merenggangkan
pegas sejauh 12 cm. Diperlukan gaya sebesar ...
Grafik disamping menunjukkan
hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (X) untuk merenggangkan
pegas sejauh 12 cm. Diperlukan gaya sebesar ...
a.
150 N d. 60 N
b.
120 N e. 30 N
c.
90 N
15. Sebuah pegas mempunyai
konstanta 300 N/m, jika pegas ditarik dengan gaya 4 N, panjang pegas akan
bertambah ....
a.
0,3 m d. 4,22 cm
b.
0,1 m e. 6,42 cm
c.
1,33 cm
16. Sebuah pegas panjangnya 60
cm setelah ditarik panjangnya menjadi 64 cm, besarnya strain pegas tersebut
adalah ....
a.
0,067 d. 2,33
b.
0,133 e. 1,66
c.
0,021
17. Sehelai kawat ditarik dengan
gaya 80 N. Kawat bertambah panjang 0,4 cm. Besarnya konstanta pegas adalah ....
a.
400 N/m
b.
800 N/m
c.
200 N/m
d.
2 x 104 N/m
e.
2 x 102 N/m
18. Sebuah gaya sebesar 40 N dapat
meregangkan pegas sepanjang 8 cm, maka besar usaha yang diperlukan untuk
meregangkan pegas sepanjang 16 cm adalah ....
a.
1,8 joule d. 2,3 joule
b.
6,4 joule e. 9,6 joule
c.
3,2 joule
19. Sebatang tembaga volumenya
20 cm3 jika rapat massa tembaga 8,9 gram/cm3, maka massa
batang tembaga adalah ....
a.
180 gram d. 4 Kg
b.
0,178 Kg e. 0,1 Kg
c.
1,7 Kg
20. Tiga buah pegas
masing-masing 200 N/m, 400 N/m dan 600 N/m disusun secara seri, maka besarnya
konstanta pegas pengganti adalah ....
a.
1200 N/m
b.
109,09 N/m
c.
600 N/m
d.
120,9 N/m
e.
139,2 N/m
21. Dua buah pegas berkonstanta
40 N/m dan 60 N/m disusun paralel. Pada susunan pegas tersebut digantungi beban
80 N, maka pertambangan panjang pegas adalah ..
a.
80 cm d. 75 cm
b.
2 cm e. 50 cm
c.
1,75 cm
22.
|
|
|
|
|
|
a.
Ktotal = 220 N/m, X = 4 cm
b.
Ktotal = 24 N/m, X = 25 cm
c.
Ktotal = 24 N/m, X = 4 cm
d.
Ktotal = 220 N/m, X = 25 cm
e.
Ktotal = 25 N/m, X = 4 cm
23.
Pada gambar disamping, jika
setelah diberi gaya, susunan pegas bertambah panjang 0,13 m. maka besarnya gaya
yang bekerja adalah ....
Pada gambar disamping, jika
setelah diberi gaya, susunan pegas bertambah panjang 0,13 m. maka besarnya gaya
yang bekerja adalah ....
a.
90 N
b.
100 N
c.
110 N
d.
120 N
e.
130 N
24.
Pada susunan pegas disamping
jika
k1 = 20 N/m, k2 = 40 N/m, k3 = 40 N/m,
k4 = 100 N/m, k5 = 200 N/m dan F = 8 N, maka pertambahan panjang susunan pegas adalah ....
Pada susunan pegas disamping
jikak1 = 20 N/m, k2 = 40 N/m, k3 = 40 N/m,
k4 = 100 N/m, k5 = 200 N/m dan F = 8 N, maka pertambahan panjang susunan pegas adalah ....
a.
0,1 m
b.
0,2 m
c.
0,3 m
d.
0,4 m
e.
0,5 m
25. Dari soal nomer 24, besarnya
energi potensial pegas adalah ....
a.
0,2 joule d. 0,8 joule
b.
0,4 joule e. 1,0 joule
c.
0,6 joule
26. Sebuah pegas panjangnya
mula-mula 18 cm, setelah diberi gaya panjangnya menjadi 20 cm. Besarnya
regangan pegas adalah ....
a.
0,9 d. 1,11
b.
0,11 e. 0,53
c.
0,09
27. Pegas yang berkonstanta 350
N/m ditarik dengan gaya 225 N. Besarnya pertambahan panjang pegas adalah ....
a.
64 cm d. 0,064 m
b.
6,4 cm e. 0,64 cm
c.
6,4 m
28. Menurut hukum Hooke,
besarnya pertambahan panjang bahan dirumuskan sebagai berikut ....
a.
DL = 
d. DL = E.Lo/A.F
d. DL = E.Lo/A.F
b.
DL = 
e. DL = 
e. DL =
c.
DL = 
29. Sebuah logam elastis yang
panjangnya 4 m, luas penampangnya 8 cm2 digantungi beban 14 kg
sehingga logam tersebut meregang sejauh 5 cm. Jika g = 10 m/s2, maka
modulus young logam adalah ....
a.
5,6 x 106 N/m2
b.
1,4 x 107 N/m2
c.
7 x 107 N/m2
d.
3,2 x 107 N/m2
e.
7,2 x 107 N/m2
30. Empat buah pegas yang
masing-masing berkonstanta a, disusun seri. Besarnya konstanta pegas pengganti
adalah ....
a.
2a d. 
b.
e. 0,5 a
e. 0,5 a
c.
makasihh yaaa...atas ringkasan materi dan soalnya.. Kl bisa ama pembahasannnya donk ^_^
BalasHapus