Teknik Mesin merupakan bidang ilmu yang sangat erat kaitannya dengan interaksi gaya dan materi. Salah satu konsep mendasar yang wajib dipahami mahasiswa adalah tegangan (stress) dan regangan (strain). Kedua konsep ini menjadi fondasi utama dalam mempelajari mekanika kekuatan material, karena menentukan bagaimana suatu komponen mampu bertahan terhadap beban yang bekerja.
Apa Itu Tegangan dan Regangan?
Ketika sebuah benda dikenai gaya dari luar, ia akan mengalami deformasi. Molekul-molekul penyusun material akan berusaha menahan deformasi tersebut, dan tahanan inilah yang disebut tegangan, yaitu gaya per satuan luas. Di sisi lain, regangan adalah perubahan bentuk atau deformasi per satuan panjang benda akibat adanya tegangan tersebut.
Uji Tegangan-Regangan
Dalam praktiknya, hubungan antara tegangan dan regangan diuji melalui stress-strain test, menghasilkan diagram tegangan-regangan. Diagram ini memperlihatkan perilaku material:
-
Ductile material (misalnya baja lunak) yang mampu mengalami deformasi plastis cukup panjang sebelum patah.
-
Brittle material (misalnya kaca atau besi cor) yang langsung patah tanpa deformasi plastis berarti.
Dari diagram tersebut, mahasiswa dapat mengenali hukum Hooke, modulus elastisitas, hingga batas elastis dan plastis suatu material.
Elastis, Plastis, dan Fatigue
Material bersifat elastis bila kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan, sementara jika tidak kembali berarti sudah berada di zona plastis. Batas elastis menjadi parameter penting bagi insinyur untuk memastikan keamanan desain. Selain itu, fenomena fatigue atau kegagalan akibat beban berulang juga menjadi tantangan nyata, meskipun tegangan yang diberikan jauh di bawah kekuatan maksimum material.
Aplikasi dalam Kehidupan Sehari-hari
Pemahaman tentang tegangan dan regangan tidak hanya bersifat teoritis. Contoh nyata: perhitungan deformasi batang baja pada jembatan, baut pengikat kepala silinder mesin, hingga umur pakai komponen otomotif. Dengan analisis yang tepat, mahasiswa teknik mesin dapat merancang komponen yang kuat, aman, dan efisien.
