Tegangan geser

Tegangan geser (bahasa Inggris: shear stress), diberi lambang ${\displaystyle \tau \,}$ (Yunani: tau), didefinisikan sebagai komponen tegangan coplanar dengan penampang melintang sebuah benda. Tegangan geser timbul dari komponen vektor gaya paralel ke penampang melintang. tegangan normal, di sisi lain, muncul dari komponen vektor gaya tegak lurus dari penampang melintang bahan.

Tegangan geser shear stress
Simbol umum	τ
Satuan SI	pascal
Turunan dari besaran lainnya	τ = F / A

Gaya geser diberikan pada bagian atas persegi panjang sedangkan bagian bawahnya tetap. Maka, tegangan geser, ${\displaystyle \tau \,}$, akan mendeformasi persegi panjang menjadi jajar genjang.

Tegangan geser umum

Rumus untuk menghitung tegangan geser rata-rata adalah gaya dibagi luas:^[1]

${\displaystyle \tau ={F \over A},}$

di mana:

${\displaystyle \tau }$ = tegangan geser;

${\displaystyle F}$ = gaya yang diterapkan;

${\displaystyle A}$ = luas cross-sectional bahan dengan luas paralel dengan vektor gaya yang diterapkan.

Bentuk lain

murni

Tegangan geser murni berhubungan dengan regangan geser murni, dilambangkan dengan ${\displaystyle \gamma }$, dengan persamaan berikut:^[2]

${\displaystyle \tau =\gamma G\,}$

di mana ${\displaystyle G}$ adalah modulus geser bahan itu, yang dihitung dengan

${\displaystyle G={\frac {E}{2(1+\nu )}}.}$

Di sini ${\displaystyle E}$ adalah modulus Young dan ${\displaystyle \nu }$ adalah rasio Poisson.

Beam shear

Beam shear didefinisikan sebagai tegangan geser internal suatu beam yang disebabkan oleh gaya geser pada beam itu.

${\displaystyle \tau ={VQ \over It},}$

di mana

V = total gaya geser pada lokasi yang dimaksud;

Q = momentum statik dari area;

t = ketebalan bahan yang tegak lurus dengan arah geser;

I = Momentum inersia seluruh area cross sectional.

Rumus beam shear juga dikenal sebagai rumus "Zhuravskii Shear Stress" menurut Dmitrii Ivanovich Zhuravskii yang menurunkannya pada tahun 1855.^[3][4]

Impact shear

Tegangan geser maksimum yang ditimbulkan oleh subyek batangan bulat padat terhadap impak dihitung dengan persamaan:

${\displaystyle \tau =2\left({UG \over V}\right)^{1 \over 2},}$

di mana

U = perubahan energi kinetik;

G = modulus geser;

V = volume batang;

dan

${\displaystyle U=U_{rotating}+U_{applied}\,;}$

${\displaystyle U_{rotating}={1 \over 2}I\omega ^{2}\,;}$

${\displaystyle U_{applied}=T\theta _{displaced}\,;}$

${\displaystyle I\,}$ = momentum inersia massa massa ;

${\displaystyle \omega \,}$ = kecepatan angular.

Tegangan geser dalam cairan

Setiap cairan (termasuk benda cair dan gas) bergerak sepanjang batasan (boundary) padat akan mengalami suatu tegangan geser pada batasan itu. Kondisi tidak selip^[5] menyatakan bahwa kecepatan cairan pada suatu batasan (terhadap batasan itu) adalah nol, tetapi pada ketinggian tertentu dari batasan, kecepatan aliran harus sama dengan kecepatan cairan itu. Daerah antara kedua titik ini secara tepat dinamai lapisan batasan (boundary layer). Untuk semua cairan Newtonian dalam laminar flow tegangan geser berbanding lurus dengan laju regangan dalam cairan di mana viskositas merupakan konstanta proporsionalitas itu. Namun untuk cairan bukan-Newtonian, ini tidak berlaku karena pada cairan-cairan ini viskositas tidak konstan. Tegangan geser diberikan kepada batasan sebagai hasil kehilangan kecepatan ini. Tegangan geser, untuk suatu cairan Newtonian, pada elemen permukaan yang paralel terhadap suatu bidang datar, pada titik y, dihitung dengan:

${\displaystyle \tau (y)=\mu {\frac {\partial u}{\partial y}}}$

di mana

${\displaystyle \mu }$ adalah viskositas dinamik cairan;

${\displaystyle u}$ adalah kecepatan cairan sepanjang batasan;

${\displaystyle y}$ adalah ketinggian di atas batasan.

Lihat pula

• Tes geser langsung
• Laju geser
• Regangan geser
• Kekuatan geser
• Diagram geser dan momentum
• Tegangan tensil
• Triaxial shear test
• Critical resolved shear stress
• Critical resolved shear and normal stress
• Difference between shear strain and shear stress

Referensi

1. Hibbeler, R.C. (2004). Mechanics of Materials. New Jersey USA: Pearson Education. hlm. 32. ISBN 0-13-191345-X.
2. "Strength of Materials". Eformulae.com. Diakses tanggal 24 December 2011.
3. ЛЕКЦИЯ ФОРМУЛА ЖУРАВСКОГО. СОПРОМАТ ЛЕКЦИИ (dalam bahasa Russian). Diakses tanggal 2014-02-26. Parameter |trans_title= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Bahasa yang tidak diketahui (link)
4. "Flexure of Beams" (PDF). Mechanical Engineering Lectures. McMaster University.^{[pranala nonaktif permanen]}
5. Day, Michael A. (2004), The no-slip condition of fluid dynamics, Springer Netherlands, hlm. 285–296, ISSN 0165-0106^{[pranala nonaktif permanen]}.

Pranala luar

• The second page of this brochure explains the concept of the diverging fringe shear stress sensor mentioned above.