Modulus Elastisitas: Pengertian, Kegunaan dan Contoh Perhitungan

Modulus elastisitas adalah ukuran kekuatan atau kekakuan material. Modulus elastisitas adalah ukuran kekuatan atau kekakuan material yang menunjukkan kemampuan material tersebut untuk kembali ke bentuk aslinya setelah terdistorsi.

Modulus elastisitas dapat diterapkan pada material yang elastis, yang artinya material tersebut dapat kembali ke bentuk aslinya setelah tekanan atau beban dilepaskan.

Rumus Modulus Elastisitas

Rumus Modulus elastisitas dapat dihitung dengan rumus:

E = (ΔP/ΔL) / (A/L)

Proses Perancangan Produk Teknologi Rekayasa Biasanya Diawali Dengan?Read More

Di mana:

E = modulus elastisitas ΔP = perubahan tekanan pada material ΔL = perubahan panjang pada material A = luas penampang pada material L = panjang asli pada material

Material yang memiliki modulus elastisitas yang tinggi akan lebih kuat dan kaku, sehingga terdistorsi sedikit saja saat diberi tekanan. Sementara material dengan modulus elastisitas yang rendah akan lebih lembut dan mudah terdistorsi. Modulus elastisitas dapat diterapkan pada semua material, termasuk logam, plastik, dan bahan komposit.

Modulus elastisitas juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kekuatan material. Material dengan modulus elastisitas yang tinggi akan lebih kuat dan tahan terhadap deformasi, sementara material dengan modulus elastisitas yang rendah akan lebih mudah terdistorsi dan tidak sekuat material lainnya.

Modulus elastisitas juga dapat digunakan untuk menentukan kemampuan material untuk menyerap getaran atau energi. Material dengan modulus elastisitas yang tinggi akan lebih sulit untuk menyerap getaran, sementara material dengan modulus elastisitas yang rendah akan lebih mudah menyerap getaran.

Manfaat Modulus Elastistias

7 Tips Ampuh Cara Menghilangkan Karat Besi Sebelum PengelasanRead More

Standard Modulus Elastisitas Material

Berikut beberapa standard modulus elastisitas material sebagai berikut:

1. Baja: Modulus elastisitas baja berkisar antara 200 GPa hingga 210 GPa.
2. Aluminium: Modulus elastisitas aluminium berkisar antara 70 GPa hingga 73 GPa.
3. Karet: Modulus elastisitas karet berkisar antara 0,01 GPa hingga 0,1 GPa.
4. Plastik: Modulus elastisitas plastik bervariasi tergantung pada jenis plastiknya, tetapi umumnya berkisar antara 0,1 GPa hingga 10 GPa.
5. Beton: Modulus elastisitas beton bervariasi tergantung pada komposisinya, tetapi umumnya berkisar antara 15 GPa hingga 50 GPa.
6. Kayu: Modulus elastisitas kayu bervariasi tergantung pada jenis kayunya, tetapi umumnya berkisar antara 5 GPa hingga 15 GPa.
7. Kaca: Modulus elastisitas kaca berkisar antara 70 GPa hingga 80 GPa.
8. Graphit: Modulus elastisitas graphit berkisar antara 1 TPa hingga 1,5 TPa.
9. Keramik: Modulus elastisitas keramik bervariasi tergantung pada jenis keramiknya, tetapi umumnya berkisar antara 70 GPa hingga 700 GPa.
10. Grafit: Modulus elastisitas grafit berkisar antara 1 TPa hingga 1,5 TPa.
11. Nylon: Modulus elastisitas nylon berkisar antara 2 GPa hingga 3 GPa.
12. Poliuretan: Modulus elastisitas poliuretan berkisar antara 0,3 GPa hingga 0,6 GPa.
13. Akrilik: Modulus elastisitas akrilik berkisar antara 2 GPa hingga 3 GPa.
14. Polycarbonate: Modulus elastisitas polycarbonate berkisar antara 2 GPa hingga 2,5 GPa.
15. PVC: Modulus elastisitas PVC berkisar antara 1 GPa hingga 1,5 GPa.
16. Teflon: Modulus elastisitas teflon berkisar antara 0,2 GPa hingga 0,3 GPa.
17. Krom: Modulus elastisitas krom berkisar antara 190 GPa hingga 200 GPa.
18. Emas: Modulus elastisitas emas berkisar antara 80 GPa hingga 90 GPa.

E = (ΔP/ΔL) / (A/L)

Di mana:

E = modulus Young atau modulus elastisitas ΔP = perubahan tekanan pada material ΔL = perubahan panjang pada material A = luas penampang pada material L = panjang asli pada material

Tahapan Proses Metalurgi EkstraksiRead More

Modulus Young merupakan salah satu parameter penting dalam mekanika elastisitas, yang mengacu pada kemampuan material untuk kembali ke bentuk aslinya setelah terdistorsi. Material dengan modulus Young yang tinggi akan lebih kuat dan kaku, sementara material dengan modulus Young yang rendah akan lebih lembut dan mudah terdistorsi.

Perbedaan utama antara modulus elastisitas dan modulus Young adalah bahwa modulus elastisitas biasanya diterapkan pada material yang elastis, yang dapat kembali ke bentuk aslinya setelah tekanan atau beban dilepaskan. Sementara itu, modulus Young dapat diterapkan pada material yang elastis atau tidak elastis, tergantung pada skala deformasi yang diperbolehkan.

Modulus Young juga lebih umum digunakan dalam ilmu teknik dan mekanika, sementara modulus elastisitas lebih umum digunakan dalam bidang lain seperti fisika dan material engineering.

 

Contoh soal elastisitas fisika dan jawabannya

Berikut adalah contoh soal elastisitas fisika dan jawabannya:

1. Sebuah batang baja dengan panjang asli L = 10 cm diberi tekanan dengan beban P = 500 N. Setelah diberi tekanan, panjang batang tersebut menjadi L’ = 10,2 cm. Berapakah modulus elastisitas batang baja tersebut?

Jawaban: E = (ΔP/ΔL) / (A/L) = (500 N / 0,2 cm) / (A/10 cm) = 2500 N/cm2 / (A/10 cm) = 250 N/cm2 * (10 cm/A) = 2500 N/cm2 * A

Karena modulus elastisitas batang baja berkisar antara 200 GPa hingga 210 GPa, maka A = 2500 N/cm2 / (2500 N/cm2 * A) = (200 GPa hingga 210 GPa) / A.

Jadi, modulus elastisitas batang baja tersebut adalah 250 N/cm2.

2. Sebuah batang kayu dengan panjang asli L = 20 cm diberi tekanan dengan beban P = 400 N. Setelah diberi tekanan, panjang batang tersebut menjadi L’ = 20,1 cm. Berapakah modulus elastisitas batang kayu tersebut?

Jawaban: E = (ΔP/ΔL) / (A/L) = (400 N / 0,1 cm) / (A/20 cm) = 4000 N/cm2 / (A/20 cm) = 200 N/cm2 * (20 cm/A) = 4000 N/cm2 * A

Karena modulus elastisitas kayu bervariasi tergantung pada jenis kayunya, tetapi umumnya berkisar antara 5 GPa hingga 15 GPa, maka A = 4000 N/cm2 / (4000 N/cm2 * A) = (5 GPa hingga 15 GPa) / A.

Jadi, modulus elastisitas batang kayu tersebut adalah 4000 N/cm2.