Perbedaan Utama – Modulus Elastisitas vs. Modulus Kekakuan
Modulus elastisitas dan modulus kekakuan adalah dua angka yang digunakan oleh insinyur material untuk menggambarkan bagaimana suatu material mengalami deformasi. Perbedaan yang menonjol antara modulus elastisitas dan modulus kekakuan adalah modulus elastisitas menggambarkan bagaimana suatu material mengalami deformasi ketika gaya diterapkan pada sudut kanan ke permukaan suatu benda , menyebabkan material memanjang atau memendek sedangkan modulus kekakuan menjelaskan bagaimana suatu bahan mengalami deformasi ketika gaya diterapkan sejajar dengan permukaan suatu benda , menyebabkan salah satu permukaan menjadi bergeser terhadap permukaan lain dari benda yang sama.
Yang perlu anda ketahui tentang Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas (Young modulus) adalah bilangan yang menggambarkan rasio tegangan terhadap regangan pada suatu benda yang mengalami deformasi oleh gaya yang tegak lurus terhadap permukaan suatu benda. Tegangan suatu material adalah gaya deformasi per satuan luas. Sebagai contoh, gambar di bawah ini menunjukkan sebuah benda yang menjadi memanjang akibat gaya tarik di atasnya. Dalam hal ini, tegangan () diberikan oleh:
Karena gaya deformasi bekerja tegak lurus terhadap permukaan benda, tegangan tersebut sering disebut tegangan normal .
Tegangan tarik dari gaya yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan.
Regangan adalah perubahan fraksional panjang benda. Misalkan objek memiliki panjang sebelum gaya deformasi bekerja padanya, dan jika objek diperpanjang dengan panjang di bawah gaya deformasi, maka regangan () diberikan oleh:
Modulus elastisitas () kemudian diberikan oleh:
Yang perlu anda ketahui tentang Modulus Kekakuan?
Modulus of rigidity (modulus geser) adalah bilangan yang memberikan tegangan geser yang bekerja pada suatu material per satuan luas. Di sini, gaya deformasi bekerja sejajar dengan wajah objek, menyebabkan satu wajah dipindahkan sehubungan dengan wajah lain. Ini digambarkan di bawah ini:
Tegangan geser dari gaya yang sejajar dengan permukaan.
Jadi, tegangan geser () diberikan sebagai:
Persamaan ini memiliki bentuk yang sama dengan persamaan tegangan normal, perbedaannya terletak pada cara gaya bekerja.
Regangan geser () didefinisikan sebagai rasio perpindahan relatif antara permukaan dengan pemisahan antara permukaan. Di Sini,
Sekali lagi modulus geser () adalah rasio antara tegangan geser dan regangan geser:
Hubungan antara Modulus Elastisitas dan Modulus Kekakuan
Modulus elastisitas () dan modulus kekakuan () dihubungkan oleh persamaan berikut:
Di sini, mewakili angka yang disebut rasio Poisson yang diberikan untuk bahan tertentu. Ketika bahan diregangkan dalam satu arah, itu akan dipersingkat dalam arah tegak lurus. Dalam arah bahan menjadi memanjang, regangan aksial () didefinisikan sebagai pertambahan fraksional dalam panjang. Dalam arah bahan memendek, regangan transversal () memberikan pengurangan fraksional panjangnya. Diagram di bawah ini menggambarkan perubahan bentuk ini:
Mendefinisikan rasio Poisson
Dalam diagram ini, regangan aksial adalah:
Regangan transversal adalah:
Perhatikan bahwa karena objek memendek dalam arah tegak lurus terhadap gaya, . Rasio Poisson () didefinisikan sebagai:
Tanda minus telah diperkenalkan untuk memastikan bahwa mengambil nilai positif.
Perbedaan Antara Modulus Elastisitas dan Modulus Kekakuan
Arah Kekuatan
Modulus elastisitas digunakan untuk menghitung deformasi suatu benda ketika gaya deformasi bekerja tegak lurus terhadap permukaan benda.
Modulus kekakuan digunakan untuk menghitung deformasi ketika gaya deformasi bekerja sejajar dengan permukaan suatu benda.
Perubahan Bentuk
Dimana modulus elastisitas dihitung, objek di bawah gaya deformasi akan diperpanjang atau diperpendek.
Dimana modulus kekakuan dihitung, salah satu permukaan benda menjadi berpindah terhadap permukaan lain.
Ukuran relatif
Untuk sebagian besar bahan, modulus elastisitas lebih besar dari modulus kekakuan . Pengecualian untuk aturan ini adalah apa yang disebut bahan “auxetic” yang memiliki rasio Poisson negatif , tetapi bahan ini kurang umum.
