Minggu, 04 Maret 2012

BAB VI SIFAT MEKANIK ZAT


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 :
  1. Logam
a.       Ferro Þ besi
b.      Non Ferro Þ Cu, Mg, Zn, Pb, dan lain-lain
  1. Non Logam
Contoh: kayu, asbes, karet, plastik, dan lain-lain
Berdasarkan sifatnya, zat (bahan) dibedakan menjadi :
  1. Elastis
Adalah bahan yang dapat kembali ke bentuk semula jika gaya yang diberikan ditiadakan.
  1. Plastis
Adalah bahan yang tidak dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya ditiadakan.

B.     TEGANGAN DAN REGANGAN
  1. Tegangan (Stress) = s
Adalah besarnya gaya yang bekerja pada setiap satuan luas penampang

A

 
F
 
Keterangan:
Rounded Rectangle: å =  Rounded Rectangle: s =  F = gaya yang bekerja (N)
A = luas penampang (m2)
s = tegangan (stress) ® (N/m2)

  1. 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
Rounded Rectangle: E =   =  Adalah perbandingan Tegangan (stress) dan Regangan (strain)
Rounded Rectangle: E =                                         
                                            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
Rounded Rectangle: F = k . Dl = 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)









W

 
 



F.     USAHA PADA PEGAS
Wpegas = luas daerah diarsir = luas D
Wpegas = ½ F . Dl , padahal F = k . Dl , maka
Dl
 
F
 
Wpegas = ½ k . Dl2
 

Keterangan :
W   = usaha pada pegas (J)
F    = gaya pegas (N)
k    = konstanta pegas (N/m)
Dl   = pertambahan panjang pegas (m)
G.    SUSUNAN PEGAS
  1. Seri









Rounded Rectangle:




 








  1. Paralel







Rounded Rectangle: ktot = k1 + k2 + k3

 



















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 ....
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 :
a.       Pertambahan panjang pegas!
b.      Energi potensial pegas!

3.                                                                                                                          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.
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?
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:
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 :
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 ....
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 ...
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.                                                                                                                              

k4

 

k3

 

k2

 

k1

 

F

 

k5

 
Pada gambar disamping, besarnya konstanta pegas pengganti dan pertambahan panjang pegas adalah ....
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 ....
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 ....
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
b.      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
c.      



2 komentar:

  1. makasihh yaaa...atas ringkasan materi dan soalnya.. Kl bisa ama pembahasannnya donk ^_^

    BalasHapus
  2. sayangnya gak ada pembahasannya bos

    BalasHapus

Poskan Komentar