I. PENGENALAN BEBERAPA SIFAT BAHAN.

Saat ini semakin banyak industri maupun rumah tangga memakai peralatan-peralatan

yang canggih, hal ini tentu saja terkait dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi

bahan/material. Sebagai contoh; semua produk industri apa saja, baik industri berat,

maupun ringan dan industri rumah tangga terdapat bermacam-macam jenis bahan yang

digunakan, ada logam, plastik, karet, kayu dan bahan-bahan olahan lainnya.

Untuk itu seorang sarjana/ahli harus mengetahui sifat bahan/material selama proses

pembentukan dan karakteristiknya dalam masa pemakaian, seperti antara lain sifat

mekanis, ketahanan dan kestabilan elektriknya, ketahanan termal serta kimia dan lain

lain.

Perkembangan yang sangat cepat dari ilmu pengetahuan dengan penemuan-penemuan

barunya akan sangat mempengaruhi bentuk suatu produk, misalnya:

Perkembangan teknologi dan bahan semikonduktor

Perkembangan teknologi super konduktor

Pekembangan dan penemuan bahan-bahan isolator

Apabila tidak ada perkembangan teknologi dan penemuan-penemuan bahan baru yang

dibutuhkan dalam pengembangan suatu produk, maka tidak akan ada suatu inovasi atau

produk baru yang dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan yang semakin meningkat

(transistor dikembangkan lebih lanjut dengan teknologi IC dan seterusnya, bahan isolator

padat, cair maupun gas, super konduktor dan lain-lain).

I. 1. Sifat Mekanis

Bahan yang telah diproduksi menjadi suatu bentuk tertentu mempunyai beberapa sifat,

seperti kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan, daya hantar listrik dan lain-lain.

Untuk seorang ahli/perencana dapat menetapkan persyaratan/karakteristik yang harus

dipenuhi seperti misalnya sifat-sifat mekanik dari bahan yang akan digunakannya.

1

Apabila bahan/material mengalami deformasi, maka artinya terjadi perubahan bentuk

karena bahan menerima gaya. Ada beberapa bentuk deformasi antara lain:

Deformasi elastis: perubahan bentuk dari bahan yang mampu kembali

ke bentuk semula, tanpa perpindahan atom yang bersifat permanent.

Atau elastisitas juga dapat dijelaskan sebagai pemulihan kembali

secara utuh dari perubahan bentuk, setelah tekanan (stress) yang

menyebabkan perubahan bentuk tersebut dihilangkan. Tidak ada

material yang dapat memperlihatkan elastisitas yang sempurna untuk

semua tingkatan besarnya tekanan, mulai dari penerapan awal tekanan

sampai dengan terjadinya perpatahan.

Beberapa material seperti baja, elastis pada tekanan yang sangat besar,

tetapi menjadi tidak elastis bila besarnya tekanan melebihi/melewati

batas tertentu. Adapun contoh lain adalah besi tuang atau beton relatif

tidak elastis sebesar apapun tekanan yang diberikan. Elastisitas sebuah

material masih memungkinkan untuk diubah dengan cara menaikkan

temperatur.

Deformasi plastis: perubahan bentuk permanen akibat adanya

perpindahan atom yang bersifat permanen.

Plastisitas dapat juga dijelaskan sebagai kemampuan material untuk

menahan perubahan bentuk permanen tanpa mengalami patah/putus.

Unsur waktu masuk dalam perubahan plastik, karena suatu material

dalam batas-batas perubahan plastiknya dapat mengalami perubahan

tegangan di bawah tekanan yang berkelanjutan.

Beberapa sifat mekanik dari bahan:

a. Tegangan (stress); adalah gaya yang bekerja pada bahan/material per

satuan luas. Selama deformasi bahan mampu menyerap energi sebagai

akibat adanya gaya yang bekerja sepanjang jarak deformasi.

2

b. Regangan (strain); adalah besarnya perubahan bentuk (deformasi) dari

suatu bahan/material per satuan panjang akibat gaya yang diterimanya.

c. Kekuatan (strength); adalah besarnya gaya yang dibutuhkan agar dapat

merusak/mematahkan suatu bahan.

d. Keuletan (ductility); adalah besarnya deformasi plastik yang dapat

dilakukan pada bahan/material sampai terjadi perpatahan. Atau dapat

juga dikatakan ductility adalah, kemampuan material untuk

merenggang secara luas sebelum putus. Bila material mengalami patah

atau putus dengan hanya sedikit sekali atau tanpa mengalami

pemajangan, maka material tersebut dikatakan rapuh. Daya

rentang/renggang material rapuh jauh di bawah besarnya kekuatan

material itu sendiri. Keuletan atau ductility sering kali ditentukan oleh

prosentase pemanjangan (elongation) dan prosentase pengurangan

(reduction).

e. Prosentase pemanjangan (elongation) ditentukan oleh:

% pemanjangan = [(lf - lo)/lo] x 100 %

dimana:

lf : panjang final

lo : panjang sebenarnya

f. Ketangguhan (toughness), adalah besarnya energi yang dibutuhkan

untuk mematahkan bahan/material.

Energi adalah merupakan hasil kali gaya dengan jarak yang dinyatakan dalam Joule.

Suatu bahan yang Ulet dengan kekuatan yang sama dengan bahan yang rapuh (tidak ulet)

memerlukan energi yang lebih besar sampai perpatahan dan mempunyai sifat tangguh

yang lebih baik.

3

I. 2. Sifat/karakteristik termal

Untuk mengetahui sifat termal suatu bahan maka perlu dibedakan antara temperatur/suhu

dengan kandungan kalor.

Temperatur/suhu adalah tinggi rendahnya (level) termal dari suatu aktivitas, sedangkan

kandungan kalor adalah besarnya energi termal, tetapi keduanya berkaitan dengan

kapasitas kalor.

Muai panas; adalah pemuaian yang biasanya dialami oleh bahan yang

dipanaskan sehingga ada peningkatan getaran atom-atom. Pemuaian

ini dapat mengakibatkan pertambahan panjang ΔL.

ΔL/L sebanding dengan naiknya suhu ΔT

ΔL/L = αL ΔT

Umumnya αL (koefisien muai linier), naik sedikit dengan naiknya

suhu.

Muai Volume; akibat pemuaian maka bahan selain mengalami

perubahan panjang juga mengalami perubahan volume ΔV/V yang

sebanding dengan kenaikan suhu ΔT.

ΔL/ ΔL = αv ΔT

Daya hantar panas; perambatan panas melalui benda padat biasanya

terjadi karena konduksi. Koefisien daya hantar panas k adalah

konstanta yang menghubungkan aliran panas Q dengan gradient suhu

ΔT/ Δx1.

Koefisien daya hantar panas juga tergantung kepada suhu, akan tetapi

berlainan dengan koefisien muai panas.

4

Naiknya suhu yang tinggi terhadap suatu bahan, maka akan terjadi perubahan susunan

atom yang mengiringi pencairan, dan pengaturan kembali susunan atom-atom yang

diakibatkan perubahan suhu akan menyebabkan daya hantar panas terganggu

I. 3. Pengaruh Medan Listrik

Logam dan semikonduktor dapat menghantarkan/mengalirkan muatan listrik apabila

ditempatkan dalam medan listrik.

Daya hantar σ tergantung kepada jumlah pembawa muatan n, besar muatan q, dan

mobilitas μ dari pembawa muatan. Konduktivitas adalah kebalikan daripada tahanan

jenis ρ:

pada logam dan semikonduktor elektron merupakan pembawa muatan-muatan.

Tahanan jenis ρ merupakan suatu sifat dari bahan sehingga tidak tergantung kepada

bentuknya. Untuk suatu bentuk bahan yang seragam, maka besarnya tahanan dapat

dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini:

ρ = tahanan jenis

L = panjang bahan/material

A = luas penampang bahan

Apabila tahanan R diketahui maka dengan rumus/persamaan dasar fisika (listrik) dapat

dihitung besarnya Arus dan Daya listrik.

V = I . R atau I = V/R

dan

P = V . I atau P = I2 . R

5