SOAL MATERIAL TEKNIK DAN PEMBAHASAN
1. Jelaskan
pengertian tegangan dan rengan material berdasarkan hukumHooke ?
Jawaban
:
Teori
elastisitas menyebutkan bahwa bila suatu benda pejal dibebani oleh gaya luar,
benda tersebut akan berubah bentuk (deformasi) sehingga menimbulkan tegangan
dan regangan. Geometri benda sangat berpengaruh pada distribusi tegangan.
Tegangan akan terkonsentrasi pada daerah-daerah dimana terjadi perubahan bentuk
yang tiba-tiba seperti lubang dan takikan.
Benda-benda
yang memiliki elastisitas misalnya karet. baja, dan kayu, di sebut benda
elastis. sebaliknya, benda-benda yang tidak memiliki sifat elastis, misalnya
pelastisin, lumpur dan tanah liat disebut benda plastis.
Tegangan dan Regangan
Tegangan: Gaya persatuan luas,
dimana gaya tersebut bekerja, P = F/A yang dimana Dimensi: Gaya/Luas, N/m2
Regangan: perubahan yang dialami
dibandingkandengan keadaan awalnya, L /Lo, ΔA/Ao, Δ V/Vo Tanpa Dimensi
Dimana tegangan sebagai penyebab dan
regangan sebagai akibat.
Berdasarkan
arah gaya dan pertambahan panjangnya (perubahan bentuk), tegangan dibedakan
menjadi tiga macam, yaitu tegangan rentang, tegangan mempat, dan tegangan
geser. Dua jenis regangan Regangan tarik / tekan (strain) dan Regangan geser
(shear). Titik yang merupakan awal daerah plastik dan akhir daerah elastik,
disebut batas elastisitas. Untuk Tegangan yang kecil, benda tegar bersifat
“elastis”. Faktor perbandingan antara tegangan dan regangan didefenisikan
sebagai modulus elastisitas. Yang dimana
Tegangan = modulus elastisitas ×
Regangan
2.
Sebutkan dan jelaskan
3 jenis cacat pada material ?
Jawaban :
Berbagai jenis cacat:
-
Cacat titik adalah seperti lokasi atomic yang
kosong dan atom intertisi, dimana suatu atom menduduki intertisi bukan
mendekati lokasi kisi yang normal
-
Cacat garis seperti dislokasi
-
Cacat planar seperti salah susun dan bats
kembar
-
Cacat volume sepertivoid, gelembung gas, dan
rongga
3.
Jelaskan bentuk
Kristal dalam material dan apa yang dimaksud dengan kerapatan?
Jawaban :
Kristal
adalah suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunya terkemas secara
teratur dan polanya berulang menyebar secara tiga dimensi. Secara umum zat cair
membentuk Kristal ketika mengalami proses pemadatan. Pada kondisi ideal, hasilnya
bias berupa Kristal tunggal, yang semua atom-atom padatanya polikristalin. Misalnya kebanyakan logam yang kita temui
sehari-hari merupakan polikristal.
Struktur
Kristal mana yang akan terbentuk dari suatu cairan tergantung pada kimia cairan
itu sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dan tekanan ambient. Proses
terbentuknya struktur kristalin dikenal dengan kristalisasi.
Meskipun
Proses pendingan sering manghasilkan
bahan kristalin, dalam keadaan tertentu cairanya dapat membeku dalam
bentuk nonkristalin. Dalam banyak kasus, ini terjadi karena pendinginan yang
terlalu cepat sehingga atomnya tidak dapat mencapai lokasi kisiny. Suatu banhan
non-kristalin bisa disebut bahan amorf atau seperti gelas. Terkadang bahan
seperti ini juga sering disebut sebagai padatan amorf, meskipun ada perbedaan
jelas antara padatan dan gelas. Proses pembentukan gelas tidak melepaskan kalor
lebur jenis. Karena alasan ini banyak ilmuan
yang menganggap bahan gelas sebagai cairan, bukan padatan.
Struktur
Kristal terjadi pada semua kelas material, dengan semua jenis ikatan kimia.
Hamper semua ikatan logam dalam keadaan polikristalin ; logam amorf atau
keristal tunggal harus di produksi secara sintetis, dengan kesulitan besar.
Kristal ikatan ion dapat terbentuk saat pemadatan garam, baik dari lelehan
cairan maupunkondensitas larutan. Kristal ikatan koevalen juga sangat umum.
Contohnya adalah intan, silica dan grafit. Material polimer umumnya akan
membentuk bagian-bagian kristalin,namun panjang-panjang molekulnya mencegah pengkristalan
menyeluruh. Gaya Van der Waals lemah juga dapat berperan dalam struktur
Kristal. Contohnya jenis ikatan inilah yang menyatukan lapisan-lapisan berpola
heksagonal dalam gerafit. Kebanyakan material kristalin memiliki berbagai cacat
kristalografis. Jenis dan struktur cacat tersebut dapat ber efek pada
sifat-sifat material tersebut.
Meskipun
istilah “Kristal” memiliki makna yang sudah ditentukan dalam ilmu material dan
fisika zat padat, dalam kehidupan sehari-hari “Kristal” merujuk pada benda padat
yang menunjukan bentuk geometri tertentu, dan dan kerap kali sedap dimata.
Berbagai bentuk Kristal tersebut dapat ditemukan dialam. Bentuk-bentuk Kristal
ini bergantung pada jenis ikatan molekuler antara atom-atom untuk menentukan
strukturnya, dan juga keadaan mencapainya Kristal tersebut. Bunga salju, intan,
dan garam dapur adalah contoh-contoh Kristal.
Beberapa
material Kristalin memungkinkan menunjukan sifat-sifat elektrik khas, seperti
efek feroelektrik atau efekpiezoelektrik. Kelakuan cahaya dalam Kristal
dijelaskan dalam optikal Kristal. Dalam struktur dielektrik priodik serangkaian
sifat-sifat optis unik dapat ditemukan seperti yang dijelaskan dalam Kristal
fotonik. Kristalografi adalah studi ilmiah Kristal dan pembentukanya.
Kerapatan atau rapat biasanya merujuk
pada ukuran seberaba banyak suatu entitas berada dalam suatu jumlah yang tetap
dalam suatu ruang (biasanya dalam ruang tiga dimensi). Jenis-jenis kerapatan
meliputi:
Di dalam fisika
Kerapatan tidak mutlak berwujud
suatu nilai tertentu, melainkan dapat pula merupakan suatu fungsi yang
bergantung posisi atau pun waktu. Suatu kerapatan massa tiap satuan volum yang
bergantung posisi misalnya dituliskan sebagai
Dan lain halnya dengan massa untuk
obyek dengan rapat massa homogen yang langsung dapat dihitung:
sedangkan untuk benda dengan rapat
massa berupa fungsi, dalam menghitung massa benda perlu digunakan integral:
Contoh
menghitung massa
Misalnya terdapat suatu kubus dengan
ukuran 1 x 1 x 1 dalam ruang, ingin dihitung berapa massanya, apabila
diketahui fungsi kerapatan massanya yang homogen maka terlebih dahulu dituliskan dan dilakukan integrasi.
Untuk ukuran yang lain, tinggal
diganti batas-batas dari x, y dan z. Jika obyek tidak
homogen rapat massanya, maka
tidak bernilai konstan c seperti di atas, melainkan
fungsi dari x, y dan z.
4. Sebuah batang yang terbuat dari
baja dengan panjang 2 m, lebar 40 mm dan tebal 20 mm mendapat tarikan searah
aksial sebesar 160 kN pada arah panjangnya. Carilah perubahan panjang, lebar
dan ketebalan batang. Diketahui E = 200 GPa dan rasio Poisson = 0,3.
Jawaban :
Dik : P = 2 m
L = 40 mm
= 0,04 mm
T = 20 mm
= 0,02 mm
F = 160 kN
= 160000 N
E = 200 GPa = 200000 MPa
V = 0,3
A
= 2 ( P x L ) = 0,16
Dit : a. Perubahan panjang
b.
Perubahan Lebar
c.
Perubahan Tebal
jawaban :
= 10 m
= 0,2 m
=
0,1 m
