TEGANGAN DAN REGANGAN NORMAL
Batang prismatis
adalah sebuah elemen struktural lurus yang mempunyai penampang konstan di
seluruh panjangnya, dan gaya aksial adalah beban yang mempunyai arah sama
dengan sumbu elemen, sehingga mengakibatkan terjadinya tarik atau tekan pada
batang. Contohnya adalah elemen di rangka batang pada jembatan, batang-batang
penghubung pada mesin mobil dan sepeda, kolom di gedung, dan flens tarik di
pesawat terbang kecil.
kita akan
meninjau batang penderek dan mengisolasi salah satu segmennya sebagai benda
bebas. Sewaktu menggambar diagram benda bebas ini, kita abaikan berat batang dan
kita asumsikan bahwa gaya yang aktif hanyalah gaya aksial P di ujung-ujungnya. Selanjutnya
kita tinjau dua kondisi batang tersebut, yang pertama sebelum beban diterapkan dan
yang kedua sesudah beban diterapkan. Perhatikan bahwa panjang semula dari
batang ditunjukkan dengan huruf L dan pertambahan panjangnya ditunjukkan dengan
huruf Yunani (delta).
Tegangan
internal di batang akan terlihat apabila kita membuat sebuah potongan imajiner
melalui batang pada bagian mn. Karena potongan ini diambil tegak lurus sumbu
longitudinal batang, maka disebut potongan melintang. Sekarang kita isolasi
bagian dari batang di kiri potongan melintang mn sebagai benda bebas. Di ujung
kanan dari benda bebas ini ditunjukkan aksi yang diberikan oleh bagian yang
dihilangkan dari batang tersebut (yaitu bagian di kanan potongan mn) terhadap
bagian sisanya. Aksi ini terdiri atas gaya terdistribusi kontinu yang bekerja
pada seluruh penarnpang. Intensitas gaya (yaitu gaya per satuan luas) disebut
tegangan dan diberi notasi huruf Yunani (sigma). Jadi, gaya aksial P yang
bekerja di penampang adalah resultan dari tegangan yang terdistribusi kontinu .
Dengan
mengasumsikan bahwa tegangan terbagi rata di seluruh potongan mn, kita dapat
melihat bahwa resultannya harus sama dengan intensitas dikalikan dengan luas
penampang A dari batang tersebut. Dengan demikian, kita mendapatkan rumus
berikut untuk menyatakan besar tegangan:
Persamaan ini
memberikan intensitas tegangan merata pada batang prismatis yang dibebani
secara aksial dengan penampang sembarang. Apabila batang ini ditarik dengan
gaya P, maka tegangannya adalah tegangan tarik (tensile stress); apabila
gayanya mempunyai arah sebaliknya, sehingga menyebabkan batang tersebut
mengalami tekan, maka terjadi tegangan tekan (compressive stress ). Karena
tegangan ini mempunyai arah yang tegak lurus permukaan potongan, maka tegangan
ini disebut tcgangan normal (normal stress). Jadi, tegangan normal dapat berupa
tarik atau tekan.