Modulus Young: Pengertian Modulus, rumus, contoh, manfaat

Ketika kita berbicara tentang modulus Young, penting untuk mengetahui apa itu elastisitas. Kita mendefinisikan elastisitas sebagai sifat yang material padat harus kembali ke bentuk dan ukuran aslinya setelah kekuatan yang menyebabkan deformasi di dalamnya dihilangkan.

Aspek penting lain yang perlu diingat adalah koefisien yang menghubungkan jenis tegangan tertentu dengan tegangan yang dihasilkan disebut modulus elastis. Modul elastis adalah sifat yang dimiliki bahan, bukan benda. Modulus Young diwakili oleh huruf E dan didefinisikan sebagai hubungan yang terjadi antara tegangan yang diterapkan pada material sepanjang sumbu longitudinal sampel yang diuji dan deformasi yang diukur pada sumbu yang sama. Juga dikenal sebagai modulus tarik, modulus elastis, atau modulus elastis.

Pengertian

Modulus Young atau modulus elastisitas longitudinal adalah parameter yang mengkarakterisasi perilaku bahan elastis, tergantung pada arah di mana gaya diterapkan.

Besaran yang menggambarkan respons bahwa suatu bahan memiliki tekanan yang biasanya diterapkan pada muka yang berlawanan disebut modulus Young untuk menghormati ilmuwan Inggris Thomas Young, yang merupakan orang pertama yang mendefinisikan usaha sebagai produk perpindahan dikali gaya, dan yang pertama menggunakan kata energi dalam pengertian modern dan yang pertama menunjukkan bahwa cahaya adalah gelombang.

Modulus Young atau modulus elastisitas longitudinal seperti juga diketahui adalah parameter yang fungsinya untuk mengukur perilaku elastis suatu material, tergantung pada arah di mana gaya diterapkan. Model ini dapat digunakan untuk memprediksi peregangan atau kompresi objek yang diberikan, selama gaya tidak melebihi batas elastis material. Ini juga digunakan untuk menggambarkan sifat elastis dari objek linear yang dapat diregangkan atau dikompresi.

Penting untuk diingat bahwa suatu bahan elastis jika dapat kembali ke bentuk atau ukuran aslinya segera setelah peregangan atau diperas. Hampir semua bahan elastis sampai batas tertentu, asalkan beban yang diberikan tidak menyebabkan deformasi permanen. Oleh karena itu, “fleksibilitas” dari setiap benda atau struktur tergantung pada modulus elastis dan bentuk geometrisnya.

Modulus Young, juga dikenal sebagai modulus elastis, adalah suatu ukuran bagaimana suatu materi atau struktur akan rusak dan berubah bentuk jika ditempatkan di bawah stress. Menurut wikipedia, Modulus Young adalah ukuran kekakuan suatu bahan isotropik elastis dan merupakan angka yang digunakan untuk mengkarakterisasi bahan. Modulus Young didefinisikan sebagai rasio dari tegangan sepanjang sumbu atas dengan regangan sepanjang poros sumbu tersebut di mana hukum Hooke berlaku.

Bagaimana modulus Young dihitung

Rumus yang digunakan untuk menghitung modulus Young adalah sebagai berikut:

E = σ / ϵ

Dimana:

  • E = adalah modulus Young, dalam pascal
  • σ adalah tegangan uniaksial, atau gaya uniaksial per satuan luas, dalam pascal
  • ε adalah deformasi, atau deformasi proporsional (ini berarti perubahan panjang dibagi dengan panjang asli).

Modulus Young adalah ukuran bagaimana sulitnya untuk memampatkan material, seperti baja. Mengukur tekanan biasanya dihitung dalam satuan pascal (Pa). Hal ini paling sering digunakan oleh fisikawan untuk menentukan besar tegangan dari pengukuran seberapa material, dalam menanggapi stress seperti terjepit atau diregangkan.

Modulus Young E
Modulus Young, E, dapat dihitung dengan membagi tegangan tarik oleh regangan tarik dalam batas elastisitas linier pada bagian dari kurva tegangan-regangan:

Elastisitas adalah kemampuan suatu material untuk kembali ke keadaan atau dimensi aslinya setelah beban, atau stres, dihilangkan. Regangan elastis adalah reversibel, yang berarti regangan akan hilang setelah tegangan tersebut dihilangkan dan material akan kembali ke keadaan semula. Bahan yang terkena tingkat stres yang intens dapat rusak ke ti-tik di mana stres merubah bahan tersebut tidak akan kembali ke ukuran aslinya. Hal ini disebut sebagai deformasi plastis atau regangan plastis.

Kemampuan materi untuk menolak atau meneruskan tegangan adalah penting, dan sifat ini sering digunakan untuk menentukan apakah bahan tertentu cocok untuk tujuan tertentu. Sifat ini sering ditentukan di laboratorium, menggunakan teknik eksperimental yang dikenal sebagai uji tarik, yang biasanya dilakukan pada sampel bahan dengan bentuk dan dimensi tertentu. Modulus Young dikenal untuk berbagai bahan struktural, termasuk logam, kayu, kaca, karet, keramik, beton, dan plastik.

Modulus Young menggambarkan hubungan antara tegangan dan perubahan bentuk bahan. Stres atau tegangan didefinisikan sebagai gaya yang diterapkan tiap satuan luas, dengan satuan yang khas pound per square inch (psi) atau Newton per meter persegi – juga dikenal sebagai pascal (Pa). Regangan adalah suatu ukuran jumlah yang material berubah bentuk ketika tegangan diterapkan dan dihitung dengan mengukur jumlah deformasi di bawah kondisi stres, dibandingkan dengan dimensi aslinya. Modulus Young didasarkan pada elastisitas Hukum Hooke dan dapat dihitung dengan membagi tegangan dengan regangan.

Sejarah

Perilaku modulus Young memberitahu kita tentang diamati dan dipelajari oleh ilmuwan Inggris Thomas Young pada abad ke-19, namun konsep itu sendiri dikembangkan hingga tahun 1727 oleh Leonhard Euler. Eksperimen pertama yang digunakan untuk menetapkan konsep modulus Young dalam bentuknya saat ini dibuat oleh ilmuwan Italia Giordano Riccati pada 1782, 25 tahun sebelum karya Young.

Penerapan

Di antara aplikasi model Young kita dapat menyebutkan yang berikut:

  • Hal ini memungkinkan untuk menghubungkan respons antara bahan yang berbeda sehingga bisa memilih bahan mana yang mempunyai prilaku sesuai dengan kebutuhan.
  • Modulus Young juga digunakan untuk mengukur kekakuan material padat secara langsung.
  • Menentukan hubungan antara tegangan (gaya per satuan luas) dan deformasi (deformasi proporsional) dalam suatu material.
  • Modulus Young juga merupakan ukuran kemampuan suatu material untuk menahan perubahan panjang ketika berada di bawah tekanan atau kompresi sepanjang panjang.
  • Anda dapat memperkirakan seberapa jauh sampel material direntangkan di bawah tekanan atau dipendekan di bawah kompresi.
  • Modulus Young juga digunakan untuk memprediksi defleksi yang akan terjadi pada balok yang ditentukan secara statis ketika beban diterapkan pada titik di antara pendukung balok.

Manfaat

Modulus Young adalah yang paling penting untuk menentukan kekuatan tarik, kompresi dan tekanan mekanis lainnya. Model ini digunakan dalam berbagai masalah struktur, teknik, arsitektur dan lainnya, juga penting untuk menghitung apa yang akan mendukung kolom, balok, dll., Atau bagian mesin.

Contoh

  • Modulus Young aluminium: 70 GN / m2
  • Modulus Young perunggu: 90 GN / m2
  • Modulus Young besi: ditempa pada 190 GN / m2 dan memberikan 100 GN / m2
  • Modulus Young baja: 200 GN / m2
  • Modulus Young kuningan: 110 GPa