contoh soal regangan dan pembahasannya

Regangan adalah salah satu konsep penting dalam fisika, khususnya dalam mekanika bahan dan sifat material. Konsep ini sering muncul dalam pelajaran Fisika SMA dan Teknik Mesin atau Sipil. Regangan menunjukkan perubahan bentuk atau panjang suatu benda ketika diberi gaya. Memahami regangan tidak hanya penting untuk pelajaran sekolah, tetapi juga untuk aplikasi dunia nyata, seperti dalam konstruksi, jembatan, atau pesawat terbang.

Dalam artikel ini, kita akan membahas pengertian regangan, jenis-jenisnya, rumus dasar, serta contoh soal regangan lengkap dengan pembahasannya.

baca juga:Hisense Tampilkan Kekuatan Teknologi AI Lewat Pesan “AI YOUR LIFE” di FIFA Club World Cup 2025™

Apa Itu Regangan?

Regangan (strain) adalah perbandingan antara perubahan panjang suatu benda dengan panjang awalnya ketika benda tersebut mengalami gaya tarik atau tekan.

Rumus umum regangan: ε=ΔLL0\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0}ε=L0​ΔL​

Keterangan:

• ε\varepsilonε = regangan (strain), tanpa satuan (unitless)
• ΔL=L−L0\Delta L = L - L_0ΔL=L−L0​ = perubahan panjang
• L0L_0L0​ = panjang awal benda

Jenis-Jenis Regangan

Regangan dapat dibagi menjadi beberapa jenis, tergantung sifat gaya yang bekerja pada benda:

1. Regangan Tarik (Tensile Strain)

• Terjadi ketika benda ditarik, sehingga panjangnya bertambah.
• Contoh: kabel yang ditarik di jembatan gantung.

2. Regangan Tekan (Compressive Strain)

• Terjadi ketika benda ditekan, sehingga panjangnya berkurang.
• Contoh: kolom beton yang menahan beban atap.

3. Regangan Geser (Shear Strain)

• Terjadi ketika gaya bekerja sejajar permukaan benda, menyebabkan pergeseran lapisan material.
• Contoh: lembaran logam yang digesek.

Contoh Soal Regangan dan Pembahasannya

Soal 1: Regangan Tarik

Sebuah batang logam memiliki panjang awal 2 meter. Ketika diberi gaya tarik, panjangnya bertambah menjadi 2,002 meter. Hitung regangan yang terjadi pada batang tersebut.

Pembahasan:

• Diketahui:
  L0=2 mL_0 = 2 \, \text{m}L0​=2m
  L=2,002 mL = 2,002 \, \text{m}L=2,002m
  ΔL=L−L0=0,002 m\Delta L = L - L_0 = 0,002 \, \text{m}ΔL=L−L0​=0,002m
• Rumus regangan:

ε=ΔLL0=0,0022=0,001\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0} = \frac{0,002}{2} = 0,001ε=L0​ΔL​=20,002​=0,001

• Jawaban: ε=0,001\varepsilon = 0,001ε=0,001 (tanpa satuan)

Soal 2: Regangan Tekan

Sebuah kolom beton memiliki panjang awal 3 meter. Ketika menahan beban, panjang kolom berkurang menjadi 2,9985 meter. Hitung regangan tekan yang terjadi.

Pembahasan:

• Diketahui:
  L0=3 mL_0 = 3 \, \text{m}L0​=3m
  L=2,9985 mL = 2,9985 \, \text{m}L=2,9985m
  ΔL=L−L0=−0,0015 m\Delta L = L - L_0 = -0,0015 \, \text{m}ΔL=L−L0​=−0,0015m
• Regangan:

ε=ΔLL0=−0,00153=−0,0005\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0} = \frac{-0,0015}{3} = -0,0005ε=L0​ΔL​=3−0,0015​=−0,0005

• Jawaban: ε=−0,0005\varepsilon = -0,0005ε=−0,0005 (negatif menunjukkan regangan tekan)

Soal 3: Hubungan Regangan dan Tegangan

Sebuah batang baja dengan luas penampang 0,01 m² ditarik gaya 10 kN. Panjang awal batang 1,5 m dan modulus elastisitas E = 200 GPa. Hitung regangan batang.

Pembahasan:

• Tegangan (σ\sigmaσ) = Gaya / Luas

σ=FA=10.0000,01=1.000.000 Pa=1 MPa\sigma = \frac{F}{A} = \frac{10.000}{0,01} = 1.000.000 \, \text{Pa} = 1 \, \text{MPa}σ=AF​=0,0110.000​=1.000.000Pa=1MPa

• Regangan:

ε=σE=1×106200×109=0,000005\varepsilon = \frac{\sigma}{E} = \frac{1 \times 10^6}{200 \times 10^9} = 0,000005ε=Eσ​=200×1091×106​=0,000005

• Jawaban: ε=5×10−6\varepsilon = 5 \times 10^{-6}ε=5×10−6

Soal ini mengaitkan regangan dengan tegangan menggunakan hukum Hooke.

Soal 4: Regangan Geser

Sebuah balok logam dengan tinggi 0,2 m mengalami gaya sejajar permukaan sehingga ujung atas bergeser 0,005 m. Hitung regangan geser.

Pembahasan:

• Rumus regangan geser (γ\gammaγ):

γ=pergeserantinggi=0,0050,2=0,025\gamma = \frac{\text{pergeseran}}{\text{tinggi}} = \frac{0,005}{0,2} = 0,025γ=tinggipergeseran​=0,20,005​=0,025

• Jawaban: γ=0,025\gamma = 0,025γ=0,025 (tanpa satuan)

Soal 5: Perubahan Panjang

Sebuah kawat aluminium panjangnya 1,2 m mengalami regangan 0,002 ketika ditarik. Hitung panjang kawat setelah ditarik.

Pembahasan:

• Diketahui:
  ε=ΔLL0=0,002\varepsilon = \frac{\Delta L}{L_0} = 0,002ε=L0​ΔL​=0,002
  L0=1,2 mL_0 = 1,2 \, \text{m}L0​=1,2m
• Cari perubahan panjang (ΔL\Delta LΔL):

ΔL=ε×L0=0,002×1,2=0,0024 m\Delta L = \varepsilon \times L_0 = 0,002 \times 1,2 = 0,0024 \, \text{m}ΔL=ε×L0​=0,002×1,2=0,0024m

• Panjang akhir:

L=L0+ΔL=1,2+0,0024=1,2024 mL = L_0 + \Delta L = 1,2 + 0,0024 = 1,2024 \, \text{m}L=L0​+ΔL=1,2+0,0024=1,2024m

• Jawaban: 1,2024 m

baca Juga:FEB Teknokrat Hadirkan Vice President Pegadaian: Bedah Peluang Investasi Emas

Tips Mengerjakan Soal Regangan

1. Tentukan jenis regangan: tarik, tekan, atau geser.
2. Perhatikan tanda: regangan tekan biasanya negatif, tarik positif.
3. Gunakan rumus dasar: ε=ΔL/L0\varepsilon = \Delta L / L_0ε=ΔL/L0​
4. Konversi satuan jika perlu: cm → m atau kPa → Pa
5. Hubungkan dengan hukum Hooke untuk soal yang melibatkan tegangan dan modulus elastisitas: ε=σ/E\varepsilon = \sigma / Eε=σ/E

penulis:dafa Aditya.f