Pengertian Tegangan Normal dan Regangan Normal

Suatu gaya internal (dalam) yang bekerja pada suatu bagian dengan luasan yang kecil akan bervariasi berdasarkan besarnya maupun arahnya. Pada umumnya gaya tersebut berubah dari satu titik ke titik lain, yang umumnya berarah miring pada bidang perpotongan terseut. Dalam bidang keteknikan intensitas dari gaya dapat diuraikan menjadi gaya yang tegak lurus maupun yang sejajar dengan irisan, seperti terlihat ilustrasi berikut.

Tegangan Normal

Tegangan normal merupakan intensitas gaya yang bekerja secara normal atau tegak lurus terhadap irisan yang menerima tegangan, dilambangkan dengan notasi σ (sigma).  Apabila gaya luar yang bekerja terhadap suatu batang yang sejajar dengan sumbu utama dan

potongan penampang dari batang tersebut konstan, maka tegangan internal yang diperoleh adalah sejajar dengan sumbu utama tersebut. Gaya seperti itu disebut dengan gaya aksial, dan tegangan yang terjadi yaitu sebagai tegangan aksial. Konsep mendasar dari tegangan maupun regangan dapat diamati dengan meninjau suatu batang prismatik yang kemudian dibebani dengan gaya aksial (axial forces) pada ujungnya. Sebuah batang prismatik merupakan sebuah batang lurus dengan penampang yang sama pada disetiap panjangnya. 

Untuk menggambarkan tegangan internal yang ditimbulkan dari gaya aksial dalam suatu batang, dibuat suatu potongan garis khayal pada irisan m-n pada gambar dibawah. Irisan tersebut diambil tegak lurus terhadap sumbu longitudinal batangnya. Oleh karena itu irisan biasa dikenal dengan penampang (cross section).

Jenis-Jenis Tegangan Normal:

1. Tegangan Tarik (Tensile Stress)

Jika sepasang gaya tarik aksial menarik pada suatu batang, dan mengakibatkan batang tersebut mengalami peregangan atau pertambahan panjang. Maka gaya tarik aksial tersebut dapat menghasilkan tegangan tarik pada batang tersebut di suatu bidang dengan posisi tegak lurus atau posisi normal terhadap sumbunya.

2. Tegangan Tekan (Compressive Stress)

Jika sepasang gaya tekan aksial mendorong pada suatu batang, sehingga mengakibatkan batang tersebut cenderung mengalami perpendekan atau terjadi penekanan pada batang tersebut. Maka gaya tarik aksial tersebut mengakibatkan tegangan tekan yang terjadi pada batang pada suatu bidang dengan posisi tegak lurus atau normal terhadap sumbunya.

Intensitas gaya (gaya per satuan luas) disebut dengan tegangan (stress) dan dinotasikan dengan σ (sigma). Dengan mengasumsikan bahwa tegangan tersebut terdistribusi secara merata pada setiap penampang batang tersebut, maka resultan akan sama dengan intensitas gaya dikali dengan luas penampang A dari batang tersebut. Oleh karena itu besar resultan gaya yang diterima sama dengan beban yang dikenakan, tetapi dengan arah yang berlawanan. Sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut.

Regangan Normal

Regangan adalah perubahan bentuk setiap satuan panjang yang terjadi pada suatu batang, untuk setiap bagian bahan yang menerima gaya dari luar sehingga tegangan internal akan mengalami perubahan bentuk (regangan). Misalnya pada sepanjang batang yang mengalami beban tarik aksial akan terjadi peregangan, sementara kolom yang menopang beban aksial akan mengalami penekanan. Perubahan bentuk total (total deformation) yang

terjadi pada suatu batang dinotasikan dengan δ (delta). Apabila panjang batang dinotasikan dengan L, maka regangan dinyatakan dengan notasi ε (epsilon), maka berlaku persamaan :

Berdasarkan hukum Hooke, besar tegangan akan sebanding dengan besar regangan. Dalam hukum hooke hanya berlaku apabila kondisi tersebut tidak melebihi batas elastisitas dari suatu bahan, pada saat gaya dilepas. Besarnya tegangan terhadap regangan dinyatakan dengan perbandingan antara tegangan terhadap regangan atau perubahan bentuk (Deformasi). Berikut ini persamaan regangan normal menurut hukum Hooke. 

Bentuk-bentuk regangan normal meliputi :

1. Regangan Tarik (Tensile Strain) yaitu regangan yang terjadi apabila suatu batang mengalami gaya tarik.

2. Regangan Tekan (Compressive Strain) yaitu regangan yang terjadi apabila suatu batang mengalami gaya tekan.

referensi 1

referensi 2

Share :