Jelaskan apa yang dimaksud dengan tegangan.?

Memahami Tegangan: Kekuatan Dalaman yang Menentang Perubahan Bentuk

Kita sering berinteraksi dengan objek yang mengalami daya luaran – daripada mengikat tali kasut hingga membina jambatan yang teguh. Namun, di sebalik keupayaan objek-objek ini untuk menahan daya tersebut, wujudnya satu kekuatan dalaman yang seringkali tidak kita nampak: tegangan. Memahami konsep tegangan adalah penting, bukan sahaja dalam bidang kejuruteraan dan fizik, malah dalam kehidupan seharian kita.

Berbeza dengan tanggapan umum yang mungkin mengaitkan tegangan dengan sesuatu yang “ketat” atau “tegangan mental”, dalam konteks sains dan kejuruteraan, tegangan merujuk kepada daya dalaman per unit luas yang bertindak ke atas suatu bahan sebagai tindak balas kepada daya luaran. Bayangkan sebuah getah yang diregangkan. Daya luaran yang kita kenakan menarik molekul-molekul getah tersebut. Sebagai tindak balas, molekul-molekul getah itu pula akan mengenakan daya dalaman antara satu sama lain untuk menentang peregangan ini. Daya dalaman per unit luas inilah yang kita kenali sebagai tegangan.

Ia bukanlah sekadar jumlah daya yang bertindak, tetapi lebih kepada kepekatan daya di dalam bahan tersebut. Semakin kecil luas keratan rentas bahan, semakin tinggi tegangan yang akan dialami pada daya yang sama. Bayangkan dua utas tali – satu yang nipis dan satu yang tebal – ditarik dengan daya yang sama. Tali yang nipis akan mengalami tegangan yang lebih tinggi berbanding tali yang tebal kerana daya tersebut tertumpu pada luas keratan rentas yang lebih kecil.

Unit SI untuk tegangan ialah Pascal (Pa), yang bersamaan dengan Newton per meter persegi (N/m²). Nilai tegangan ini menggambarkan keupayaan sesuatu bahan untuk menahan daya tarikan sebelum ia mengalami ubah bentuk kekal atau bahkan patah. Bahan yang mempunyai tegangan luluh yang tinggi, misalnya, lebih tahan lasak dan kurang mudah rosak.

Perlu dibezakan antara tegangan dan regangan. Regangan merujuk kepada perubahan relatif dalam panjang suatu objek berbanding panjang asalnya akibat daripada daya luaran. Ia dinyatakan sebagai nisbah antara perubahan panjang dengan panjang asal. Sebagai contoh, jika satu rod logam yang berpanjang 1 meter diregangkan sehingga menjadi 1.01 meter, regangannya ialah 0.01 atau 1%.

Hubungan antara tegangan dan regangan adalah penting dalam menentukan sifat-sifat mekanikal sesuatu bahan. Graf tegangan-regangan merupakan alat yang penting dalam mengkaji tingkah laku bahan di bawah beban. Graf ini menunjukkan bagaimana tegangan berubah mengikut perubahan regangan, dan boleh digunakan untuk menentukan kekuatan, keanjalan, dan kebolehbentukan suatu bahan.

Kesimpulannya, memahami konsep tegangan merupakan kunci kepada reka bentuk dan analisis struktur, daripada jambatan dan bangunan hinggalah kepada komponen elektronik yang halus. Tegangan, sebagai daya dalaman per unit luas, mencerminkan keupayaan sesuatu bahan untuk menentang daya luaran dan mengekalkan bentuknya. Ia adalah satu konsep penting yang memainkan peranan besar dalam pelbagai bidang kejuruteraan dan sains.