Question

Sebuah besi bermassa 300 kg digantungkan pada sebuah kawat baja dengan panjang 5 m yang memiliki luas penampang 0,2 cm². Pertambahan panjang kawat adalah... (modulus young untuk baja = 2 × 10^11 N/m² dan g = 10 m/s²)

Answer 1

Kelas         : XI
Pelajaran   : Fisika
Kategori     : Tegangan, Regangan, dan Modulus Young
Kata Kunci : tegangan, regangan, stress, strain, modulus young, elastisitas, beban, panjang awal, pertambahan panjang, luas penampang

Pembahasan

Tegangan (stress) = gaya / luas penampang atau F / A

Regangan (strain) = pertambahan panjang / panjang awal atau ΔL / Lo

Modulus elastisitas (modulus Young) adalahE = stress / strain

E = [F/A] / [ΔL / Lo] menjadi E = [(F)(Lo)] / [(A)(ΔL)]

Diketahui
Massa beban m = 300 kg
Panjang awal kawat baja Lo = 5 m
Luas penampang kawat baja A =  0,2 cm²
Modulus Young baja E = 2 x 10¹¹ N/m²
Percepatan gravitasi g = 10 m/s²

Ditanya
Pertambahan panjang kawat baja ΔL

Penyelesaian

Siapkan nilai beban yang digantung sebagai gaya berat w
w = (m)(g)
w = (300)(10)
w = 3 x 10³ newton
Selanjutnya w = F

Luas penampang kawat A = 0,2 x 10⁻⁴ m² atau 2 x 10⁻⁵ m²

Karena yang ditanya adalah ΔL, maka

⇔ ΔL = [(F)(Lo)] / [(A)(E)]

⇔ ΔL = [(3 x 10³)(5)] / [(2 x 10⁻⁵)(2 x 10¹¹)]

⇔ ΔL = [15 x 10³] / [4 x 10⁶]

⇔ ΔL = 3,75 x 10⁻³ m

Sehingga pertambahan panjang kawat baja sebesar 0,375 cm