7 Contoh Soal Sifat Elastisitas Bahan dan Pembahasannya

Untuk lebih mendalami materi elastisitas bahan, perhatikan contoh soal sifat elastisitas bahan berikut ini. Contoh soal-soal berikut ini telah dilengkapi dengan pembahasannya sehingga kamu bisa lebih mudah dalam mempelajarinya.

Soal No. 1

Sebuah kawat yang panjangnya 2m dan luas penampang 5mm² ditarik dengan gaya 10 N. tentukan besar tegangan yang terjadi pada kawat?

Pembahasan:

Diketahui:

A = 5 mm² = 5 x 10^-6 m²

F = 10 N

Ditanyakan: σ = …?

Jawaban:

σ = F/A = 10N / 5 x 10^-6 m² = 2 x 10⁶ N/m²

Soal No. 2

Tulang orang dewasa memiliki diameter minimum 2,8 cm. Berapa gaya maksimal yang boleh menekan tulang agar tidak patah? (Tegangan patah tulang = 270 x 10⁶ N/m²).

Pembahasan:

Diketahui:

d = 2,8 cm = 2,8 x 10^-2 m sehingga,

r = 1,4 x 10^-2m

σ = 270 x 10⁶ N/m²

Ditanyakan: F = ….?

Jawaban:

A = ∏ r² = (3,14) x (1,4 x 10^-2)² = 6,1544 x 10^-4 m

F = σ x A

F = 270 x 10⁶ N/m² x 6,15 x 10^-4 m = 1662 x 10⁴ N

Soal No. 3

Otot bisep memiliki luas penampang maksimum 12 cm². Berapakah tegangan otot saat mengangkat beban 250 N?

Pembahasan:

Diketahui:

A = 12 cm² = 12 x 10^-4 m

F = 25 N

Ditanyakan: σ = …?

Jawaban:

σ = F/A = 25 N / 12 x 10^-4‑ m = 2,1 x 10⁵ N/m²

Soal No. 4

Sebuah kawat panjangnya 100 cm ditarik dengan gaya 12 N, sehingga panjang kawat menjadi 112 cm. Tentukan regangan yang dihasilkan kawat?

Pembahasan:

Diketahui:

L₀ = 100 cm

L = 112 cm

F = 12 N

Ditanyakan: Ɛ = …?

Jawaban:

∆L = L – L₀ = 112 cm – 100 cm = 12 cm

Ɛ = ∆L/L₀ = 12 cm / 100 cm = 0,12

Soal No. 5

Sebuah pegas dengan panjang mula – mula 10 cm kemudian diberi beban ternyata panjangnya menjadi 12 cm. Besarnya regangan pegas adalah …

A. 0,2

B. 0,2 cm

C. 0,2 N

D. 1,2 cm

E. 2 cm

Pembahasan:

Diketahui:

L₀ = 10 cm

L = 12 cm

Ditanyakan: Ɛ = …?

Jawaban:

∆L = L – L₀ = 12 cm – 10 cm = 2 cm

Soal No. 6

Seutas kawat luas penampangnya 4 mm² ditarik oleh gaya 3,2 N sehingga kawat tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,04 cm. Jika panjang kawat pada mulanya 80 cm. Tentukan modulus young kawat tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

A = 4 mm² = 4 x 10^-6 mm²

F = 32 N

∆L = 0,04 cm

L₀ = 80 cm

Ditanyakan: ϒ = …?

Jawaban:

σ = F/A = 32 N/4 x 10^-6 m² = 8 x 10⁶ N/m²

Ɛ = ∆L/L₀ = 0,04 cm / 80 cm = 5 x 10^-4

ϒ = σ/ Ɛ = 8 x 10⁶ / 5 x 10^-4 = 1,6 x 10¹⁰ N/m²

Soal No. 7

Sebuah beban 20 N digantungkan pada kawat yang panjangnya 3,0 m dan luas penampangnya 8 x 10^-7 m² hingga menghasilkan pertambahan panjang 0,1 mm. Hitunglah:

1. Tegangan
2. Regangan
3. Modulus elastis kawat

Pembahasan:

Diketahui:

F = 20 N

L₀ = 3 m

A = 8 x 10^-7 m²

∆L = 0,1 mm = 0,1 x 10^-3 m

Ditanyakan:

1. σ
2. Ɛ
3. ϒ

Jawaban:

1. σ = F/A = 20 N/8 x 10^-7 m² = 2,5 x 10⁷ N/m²
2. Ɛ = ∆L/L₀ = 0,1 x 10^-3 m / 3 m = 3 x 10^-5
3. ϒ = σ/ Ɛ = 2,5 x 10⁷ / 3 x 10^-5 = 83,33 N/m²