Rumus Modolus Bulk dan Penjelasannya

Rumus Modolus  Bulk dan Penjelasannya

Senang bisa jumpa lagi sahabat BT. Hari ini Om BT akan sharing terkait Rumus Modolus  Bulk dan Penjelasannya. Istilah modulus lebih dikenal dengan ilmu fisika ketika kita membahas tentang elastisitas.  

Dalam ilmu fisika, elastisitas adalah kecenderungan bahan padat untuk kembali ke bentuk aslinya setelah terdeformasi. Benda padat akan mengalami deformasi ketika gaya diaplikasikan padanya. Jika bahan tersebut elastis, benda tersebut akan kembali ke bentuk dan ukuran awalnya ketika gaya dihilangkan.

Alasan fisika untuk perilaku elastis bisa sangat berbeda untuk bahan yang berbeda. Dalam logam, kisi (lattice) atom berubah ukuran dan bentuk ketika kerja diaplikasikan (energi ditambahkan) pada sistem. Ketika gaya dihilangkan, kisi-kisi kembali ke keadaan energi asli yang lebih rendah. Untuk karet dan polimer lain, elastisitas disebabkan oleh peregangan rantai polimer ketika kerja diterapkan.

Elastisitas sempurna hanya merupakan perkiraan dari yang sebenarnya dan beberapa bahan tetap murni elastis bahkan setelah deformasi yang sangat kecil. Dalam rekayasa, jumlah elastisitas suatu material ditentukan oleh dua jenis parameter material. Jenis pertama parameter material disebut modulus yang mengukur jumlah gaya per satuan luas (stress) yang diperlukan untuk mencapai sejumlah deformasi tertentu. Satuan modulus adalah pascal (Pa) atau pon gaya per inci persegi (psi, juga lbf/in²). Modulus yang lebih tinggi biasanya menunjukkan bahwa bahan tersebut sulit untuk mengalami deformasi. Tipe kedua parameter mengukur batas elastis. Batas dapat menjadi stres luar dimana materi tidak lagi elastis atau deformasi luar dimana elastisitas hilang.

Ketika menggambarkan elastisitas relatif dari dua bahan, baik modulus dan batas elastis harus diperhitungkan. Karet biasanya memiliki modulus rendah dan cenderung untuk meregang jauh (yaitu, mereka memiliki batas elastis tinggi) dan tampak lebih elastis daripada logam (modulus tinggi dan batas elastis rendah) dalam kehidupan sehari-hari. Dari dua bahan karet dengan batas elastis yang sama, satu dengan modulus yang lebih rendah akan tampak lebih elastis.

Modulus yang berlaku dalam deformasi hanya modulus Young (atau bisa disebut dengan modulus elastisitas), modulus geser, dan modulus bulk. Semua modulus tersebut berperan dalam berbagai jenis deformasi yang terjadi terhadap suatu benda. Modulus lainnya (meski tidak selalu disebut sebagai modulus) yang berperan dalam deformasi benda yaitu Poisson Ratio, Lame's Parameter, dan modulus P-wave.

Yang umum digambarkan dalam deformasi diantaranya:

Modulus young, yaitu deskripsi matematis dari kecenderungan suatu benda untuk berdeformasi secara elastis ketika suatu gaya dikenakan terhadap benda tersebut. Modulus elastisitas adalah rasio dari tegangan dan regangan, atau jika digambarkan dalam kurva tegangan-regangan, maka modulus elastisitas adalah kemiringannya.

Modulus geser (atau modulus rigiditas), yaitu rasio dari tegangan geser dan regangan geser. Pemahamannya sama dengan modulus Young, hanya saja perbedaannya ada pada arah gaya dan tegangan yang terjadi. Pada tegangan geser, gaya diaplikasikan secara tangensial, sedangkan pada tegangan biasa, gaya diaplikasikan secara tegak lurus. Sehingga arah regangannya pun berbeda. Mungkin akan cukup sulit untuk memahaminya, tapi memang begitulah.

Modulus bulk dengan lambang K atau B suatu zat adalah ukuran resistansi zat itu pada kompresi uniform. Didefinisikan sebagai rasio kenaikan tekanan infinitesimal terhadap penurunan relatif volume yang dihasilkan. Satuan SI modulus bulk adalah pascal, dan bentuk dimensionalnya adalah M^1L^−1T^−2.

Poisson Ratio, yaitu rasio kontraksi terhadap ekstensi atau rasio dari tegangan yang terjadi tegak lurus dengan beban terhadap tegangan aksial.

Modulus elastisitas adalah ukuran kekakuan suatu bahan. Jadi semakin tinggi nilainya semakin sedikit perubahan bentuk pada suatu benda apabila diberi gaya.

Fokus kita pada pembahasan kali ini adalah Rumus Modulus Bulk :

Definisi: 

Modulus bulk  dapat secara formal didefinisikan dengan persamaan

${\displaystyle K=-V{\frac {\mathrm {d} P}{\mathrm {d} V}}}$

di mana ${\displaystyle P}$ adalah tekanan, ${\displaystyle V}$ adalah volume, dan ${\displaystyle dP/dV}$ melambangkan turunan tekanan terhadap volume. Secara ekuivalen:

${\displaystyle K=\rho {\frac {\mathrm {d} P}{\mathrm {d} \rho }}}$

di mana ρ adalah densitas dan dP/dρ melambangkan turunan tekanan terhadap densitas. Invers modulus bulk adalah kompresibilitas zat tersebut.

Relasi termodinamika : 

Secara sempit, modulus bulk adalah suatu kuantitas termodinamika, dan untuk memberi spesifikasi suatu modulus bulk perlu diberi spesifikasi bagaimana suhu berubah-ubah ketika mengalami kompresi: suhu konstan (isotermik ), entropi konstan (adiabatik ), dan variasi-variasi lain mungkin terjadi. Pembedaan demikian khususnya relevan untuk gas.

Bagi suatu gas ideal, modulus bulk adiabatik ${\displaystyle K_{S}}$ dihitung dengan

${\displaystyle K_{S}=\gamma \,P}$

dan modulus bulk isotermal ${\displaystyle K_{T}}$ dihitung dengan

${\displaystyle K_{T}=P\,}$

di mana

γ adalah indeks adiabatik, kadangkala disebut κ.

P adalah tekanan.

Bilamana gas itu bukan ideal, persamaan-persamaan ini hanya memberi perkiraan modulus bulk. Dalam suatu cairan, modulus bulk K dan densitas ρ ditentukan oleh kecepatan suara c (pressure waves), menurut rumus Newton-Laplace

${\displaystyle c={\sqrt {\frac {K}{\rho }}}.}$

Dalam benda padat, ${\displaystyle K_{S}}$ dan ${\displaystyle K_{T}}$ mempunyai nilai yang hampir sama. Benda padat juga dapat menahan gelombang transvers: untuk bahan-bahan semacam ini satu modulus elastik tamabahan, misalnya modulus geser, dibutuhkan untuk menentukan kecepatan gelombang.

Modulus bulk dapat diukur menggunakan difraksi bubuk di bawah tekanan. Ini merupakan sifat suatu cairan yang menunjukkan kemampuan untuk mengubah volume di bawah tekanan.

Demikian sharing Om BT hari ini tentang Rumus Modolus Bulk dan Penjelasannya. Semoga bermanfaat. [BT]

Bagikan Artikel ini