KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan
karunia-NYA sehingga laporan ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.
Selanjutnya, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu terciptanya karya tulis ilmiah ini :
1. Orang tua penulis yang telah memberi dukungan dan doanya terhadap
penulisan laporan ini.
2. Ibu Ir.Kartini Noor Hafni, MT sebagai dosen mata kuliah Penulisan Laporan
dan Teknik Presentasi yang telah memberi bimbingannya.
Adapun percobaan yang akan dibahas adalah “ MODULUS TARIKAN ”.
Adapun alasan penulis mengangkat percobaan karena adanya keinginan penulis
untuk menentukan nilai keelastisian suatu bahan secara praktek dan membantu
pemahaman pelajar maupun mahasiswa.
Medan, 22 Juni 2012Penulis
Suci Damayanti Sinaga SilviaNIM: 110405037 NIM: 110405038
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR..............................................................................................i
DAFTAR ISI............................................................................................................ii
DAFTAR TABEL...................................................................................................iv
DAFTAR GAMBAR...............................................................................................v
BAB I PENDAHULUAN........................................................................................1
1.1 LATAR BELAKANG...........................................................................1
1.2 PERUMUSAN MASALAH..................................................................2
1.3 TUJUAN DAN MANFAAT..................................................................2
1.3.1 Tujuan.................................................................................................2
1.3.2 Manfaat........................................................................................2
BAB II LANDASAN TEORI..................................................................................3
2.1 ELASTISITAS.......................................................................................5
2.2 TEGANGAN..........................................................................................5
2.3 REGANGAN.........................................................................................5
2.4 MODULUS YOUNG.............................................................................6
2.5 HUKUM HOOKE..................................................................................6
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN................................................................9
3.1 BAHAN..................................................................................................9
3.2 PERALATAN........................................................................................9
3.3 GAMBAR ALAT PERCOBAAN.......................................................10
3.4 PROSEDUR PERCOBAAN................................................................10
3.5 TEMPAT PERCOBAAN.....................................................................11
BAB IV DATA......................................................................................................13
4.1 DATA PERCOBAAN.........................................................................13
4.2 PERHITUNGAN.................................................................................14
BAB V PEMBAHASAN.......................................................................................15
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...............................................................17
6.1 KESIMPULAN....................................................................................17
ii
6.2 SARAN................................................................................................17
BAB VII PENUTUP..............................................................................................18
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................19
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap pertambahan panjang kawat (∆L). (Tabel Sekunder)...............................................13
Tabel 4. 2 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap pertambahan
panjang kawat (∆L). (Tabel Sekunder)................................................13
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Karet Gelang.......................................................................................4
Gambar 2. 2 Kumparan pegas yang terbuat dari baja yang dibengkokkan..............4
Gambar 2. 3 Kurva Tegangan –vs– Regangan........................................................7
Gambar 4. 1 Grafik m –vs– ∆L primer.................................................................14
Gambar 4. 2 Grafik m –vs– ∆L sekunder.............................................................14
v
vi
vii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Beberapa benda yang terbentur hebat dapat kembali ke bentuknya, namun
juga dapat kita lihat beberapa diantaranya akan rusak dan berubah bentuk.
Dalam ilmu fisika, terdapat dua jenis benda yaitu benda elastis dan benda
plastis. Benda elastis memiliki kemampuan untuk menerima tegangan tanpa
mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan
dihilangkan, contoh: karet gelang. Benda plastis memiliki kemampuan untuk
mengalami sejumlah perubahan bentuk yang permanen tanpa mengakibatkan
terjadinya kerusakan, contoh: baja. Untuk membedakan kedua jenis bahan
benda antara benda elastis dan benda plastis , maka didefinisikan suatu sifat
bahan yang disebut elastisitas.
Modulus tarikan adalah salah satu dasar ilmu fisika yang mempelajari tentang
keelastisan suatu benda. Nilai keelastisan benda dituang dalam besaran fisika
yaitu Modulus Young yang dapat diartikan secara sederhana, yaitu
perbandingan besaran tegangan tarik dan regangan tarik. Modulus Young
memiliki aspek penting dalam ilmu fisika karena dapat digunakan untuk
menentukan nilai keelastisan dari sebuah benda, terutama yang sering
ditemukan dalam kehidupan sehari – hari. Hukum yang mendasari teori
elastisitas adalah Hukum Hooke yang dikemukakan oleh Robert Hooke yang
menyatakan bahwa perbandingan antara tegangan dan regangan akan
menghasilkan suatu bilangan yang konstan asal deformasinya kecil. Oleh
karena itu, praktikan dituntut untuk dapat mengetahui nilai elastisitas suatu
bahan secara praktik (bukan hanya secara teoritis) dan juga menentukan
apakah suatu bahan memenuhi Hukum Hooke atau tidak.
1
Dalam percobaan ini akan digunakan kawat baja karena baja merupakan
benda plastis, dimana jika gaya yang bekerja padanya terlalu besar, baja yang
sudah berubah bentuk tidak akan bisa kembali lagi kebentuknya semula
dengan sendirinya. Sifat benda yang dimiliki baja ini merupakan salah satu
keunggulan yang dapat membantu percobaan ini karena deformasi kawat baja
menimbulkan perubahan panjang yang merupakan salah satu nilai yang
diperlukan untuk menentukan nilai Modulus Young dan apakah kawat baja
tersebut memenuhi hukum Hooke atau tidak.
1.2. PERUMUSAN MASALAH
Adapun beberapa poin-poin penting yang dipaparkan dalam makalah ini
adalah :
1. Menentukan nilai modulus young dari kawat baja berdasarkan hasil
percobaan ini.
2. Dan apakah kawat baja tersebut memenuhi hukum hooke atau tidah.
1.3. TUJUAN DAN MANFAAT
1.3.1.Tujuan
Tujuan dari percobaan ini adalah:
1. Mengetahui nilai elastisitas (Modulus Young) pada kawat baja.
2. Menyelidiki apakah kawat baja memenuhi hukum Hooke atau tidak.
1.3.1 Manfaat
Manfaat dari percobaan ini adalah:
1. Praktikan dapat memahami cara menentukan nilai elastisitas suatu
bahan dengan alat Modulus Young.
2. Praktikan dapat memahami cara menyelidiki apakah suatu bahan
memenuhi hukum Hooke atau tidak.
2
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. ELASTISITAS
Sering pernah kita dengar kata ‘elastis’ , benda itu lentur dan sebagainya.
Sebenarnya sifat elastis atau lebih sering disebut elastisitas adalah
kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah
gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan. Misalnya pada sebuah
pegas yang digantungi dengan beban pada salah satu sisi ujungnya, akan
kembali ke bentuk semula jika beban tersebut kita ambil kembali. Contoh
lainnya adalah ketapel dan karet gelang jika kita rentangkan maka akan
terjadi pertambahan panjang pada kedua benda tersebut, tapi jika gaya yang
bekerja pada kedua benda tersebut dihilangkan, maka kedua benda tersebut
akan kembali ke bentuk semula.
Dalam ilmu fisika, terdapat dua jenis benda yaitu:
1. Benda Elastis
Benda elastis adalah benda yang memiliki kemampuan untuk menerima
tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang
permanen setelah tegangan dihilangkan. Bila suatu bahan mengalami
tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk.
Bila tegangan yang bekerja besarnya tidak melewati suatu batas tertentu
maka perubahan bentuk yang terjadi bersifat sementara, perubahan
bentuk ini akan hilang bersama dengan hilangnya tekanan, maka
sebagian bentuk itu tetap ada walaupun tegangan telah dihilangkan.
Contoh: karet gelang.
3
Gambar 2. 1 Karet Gelang
2. Benda Plastis
Benda plastis adalah benda yang memiliki kemampuan untuk mengalami
sejumlah deformasi plastis yang permanen tanpa mengakibatkan terjadinya
kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses
dengan berbagai proses pembentukan seperti, forging, rolling, extruding
dan sebagainya. Sifat ini sering juga disebut sebagai keuletan atau
kekenyalan (ductility).
Gambar 2. 2 Kumparan pegas yang terbuat dari baja yang dibengkokkan.
Bahan yang mampu mengalami deformasi plastis yang cukup tinggi
dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan atau kekenyalan
tinggi, dimana bahan tersebut dikatakan ulet atau kenyal (ductile).
Sedangkan bahan yang tidak menunjukkan terjadinya deformasi plastis
dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan yang rendah atau
dikatakan getas atau rapuh (brittle). Contoh: baja yang dibengkokkan.
4
Perbedaan antara sifat elastis dan plastis adalah pada tingkatan dalam
besar atau kecilnya deformasi yang terjadi. Dalam pembahasan sifat
elastis pada benda perlu diasumsikan bahwa benda-benda tersebut
mempunyai sifat – sifat berikut:
a) Homogen artinya setiap bagian benda mempunyai kerapatan yang
sama.
b) Isotropik artinya pada setiap titik pada benda mempunyai sifat – sifat
fisis yang sama ke segala arah.
Deformasi pada benda akan menyebabkan perubahan bentuk tetapi tidak
ada perubahan volume, dan benda yang mengalami kompresi akan terjadi
perubahan volume tetapi tidak terjadi deformasi. Nilai keelastisitasan ini
disebut juga Modulus Elastisitas.
2.2. TEGANGAN
Tegangan (stress) didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan oleh benda
untuk kembali ke bentuk semula. Atau gaya F yang diberikan pada benda
dibagi dengan luas penampang A tempat gaya tersebut bekerja. Tegangan
merupakan besaran skalar yang dirumuskan oleh:
σ= FA
dimana: σ = tegangan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
2.3. REGANGAN
Perubahan relatif dalam ukuran atau bentuk suatu benda karena pemakaian
tegangan disebut regangan (strain). Regangan adalah suatu besaran yang
tidak memiliki dimensi karena rumusnya yaitu meter per meter. Definisi
regangan berdasarkan rumusnya adalah perubahan panjang ΔL dibagi dengan
panjang awal benda L dimana secara matematis dapat ditulis:
5
ε=∆ LL
dimana: ε = regangan
∆L = perubahan panjang benda(m)
L = panjang awal benda (m)
2.4. MODULUS YOUNG
Modulus Young disebut juga modulus elastisitas yang merupakan
perbandingan antara tegangan σ dan regangan ε. Satuan dari Modulus Young
adalah N/m2.
Secara matematis modulus Young dapat ditulis:
γ=σε= F / A
∆ L/ L
dimana: γ = modulus Young (N/m2)
σ = tegangan (N/m2)
ε = regangan
2.5. HUKUM HOOKE
Hubungan antara tegangan dan regangan erat kaitannya dalam teori
elastisistas. Apabila hubungan antara tegangan dan regangan dilukiskan
dalam bentuk grafik, dapat diketahui bahwa diagram tegangan-regangan
berbeda-beda bentuknya menurut jenis bahannnya. Hal ini membuktikan
bahwa keelastisitasan benda dipengaruhi bahan dari bendanya. Sebagai
contoh dapat diambil grafik keelastisitasan suatu logam kenyal.
6
Gambar 2. 3 Kurva Tegangan –vs– Regangan
Di bagian awal kurva (sampai regangan yang kurang dari 1 %), tegangan dan
regangan adalah proporsional sampai titik a (batas proporsionalnya) tercapai.
Hubungan proporsional antara tegangan dan regangan dalm daerah ini disebut
Hukum Hooke. Mulai a sampai b tegangan dan regangan tidak proporsional,
tetapi walaupun demikian, bila beban ditiadakan disembarang titik antara 0
dan b, kurva akan menelusuri jejaknya kembali dan bahan yang bersangkutan
akankembali kepada panjang awalnya. Dikatakanlah bahwa dalam daerah 0-b
bahan itu elastis atau memperlihatkan sifat elastis dan titik b dinamakan batas
elastis. Kalau bahan itu ditambah bebannya, regangan akan bertambah dengan
cepat, tetapi apabila beban dilepas di suatu titik selewat b, misalkan di titik c,
bahan tidak akan kembali ke panjang awalnya, melainkan akan mengikuti
garis putus – putus. Panjangnya pada tegangan nol kini lebih besar dari
panjang awalnya dan bahan itu dikatakan mempunyai suatu regangan tetap
(permanent set). Penambahan beban lagi sehingga melampaui c akan sangat
menambah regangan sampai tercapai titik d, dimana bahan menjadi putus.
Dari b ke d, logam itu dikatakan mengalami arus plastis atau deformasi
plastis, dalam mana terjadi luncuran dalam logam itu sepanjang bidang yang
tegangan luncurnya maksimum. Jika antara batas elastik dan titik putus terjadi
deformasi plastik yang besar, logam itu dikatakan kenyal (ductile). Akan
tetapi jika pemutusan terjadi segera setelah melewati batas elastis, logam itu
dikatakan rapuh (brittle).
7
Hukum Hooke dinamakan sesuai dengan pencetusnya yaitu Robert Hooke
(1635 – 1703) yang menyatakan:
“Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan
panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya.”
Pernyataan tersebut di atas dikenal dengan nama hukum Hooke, dan dapat
ditulis melalui persamaan :
F = k.∆x
dimana: F = gaya tarik (N)
k = konstanta pegas (N/m)
∆x = pertambahan panjang pegas(m)
8
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 LOKASI PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Unit Pelaksana Teknis Pusat Perkuliahan
Laboratorium Ilmu Dasar (UPT PP LIDA) Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara (USU).
Alamat: Jalan Bioteknologi No. 1 Kampus USU Padang Bulan, Medan,
Sumatera Utara.
3.2 JADWAL PENELITIAN
Penelitian dilakukan pada:
Hari / Tanggal : Rabu / 11 Mei 2012
Waktu : 09.00 – 12.00 WIB
1.3 BAHAN
Adapun bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah :
a. Kawat Baja
Fungsi: sebagai bahan percobaan yang akan diuji nilai keelastisannya.
b. Beban m
Fungsi : sebagai beban yang massanya dapat divariasikan oleh praktikan.
c. Beban Tetap
Fungsi : sebagai konstanta pembanding beban m.
1.4 PERALATAN
Adapun peralatan dalam percobaan ini adalah :
a. Timbangan air
Fungsi : untuk menyeimbangkan perubahan panjang kawat dan sebagai
skala untuk mengukur pergeseran.
9
Timbangan air dapat distel dengan memutar sekrup mikrometer yang
terpasang pada alat agar kedudukan alat modulus Young horizontal.
b. Mikrometer Sekrup
Fungsi : mengukur diameter kawat atau sebagai skala katetometer yang
menunjukkan besarnya per-ubahan panjang kawat dengan
ketelitian 0,01 mm.
c. Meteran
Fungsi : mengukur panjang kawat.
1.5 GAMBAR ALAT PERCOBAAN
Gambar 3. 5 Gambar alat pada percobaan
1.6 PROSEDUR PERCOBAAN
1. Diperiksa apakah kawat yang tergantung sudah terikat (terjepit) dengan
baik pada alat Modulus Young.
2. Kawat diukur panjangnya dengan meteran.
3. Beban tetap dipasang pada gantungan sebelah kiri (gantungan A) untuk
mengukur perubahan panjang kawat sebelah kanan (gantungan B).
4. Diameter kawat B diukur dengan mikrometer sekrup. Kawat jangan
dijepit dengan keras, sekrup diputar dengan knop kecil di ujung.
10
5. Kawat B diperiksa apakah benar – benar lurus.
6. Timbangan air pada alat Modulus Young diatur ke posisi setimbang
(horizontal) dengan sekrup pada katetometer.
7. Penunjukan pada katetometer dicatat untuk beban m = 0 kg.
8. Beban sebesar 0,3 kg kemudian dipasang pada gantungan B, maka posisi
kesetimbangan pada timbangan air akan berubah, sekrup pada
katetometer diputar kembali sampai timbangan air kembali setimbang.
9. Penunjukan pada katetometer dicatat untuk beban m = 0,3 kg.
10. Prosedur 7 dan 8 diulang kembali dengan menggunakan beban m sebesar
0,6 kg, 0,9 kg, dan 1,2 kg.
1.7 RUANG LINGKUP
1. Bahan yang digunakan untuk ditentukan nilai elastisitasnya adalah kawat
baja.
2. Massa beban yang digunakan sebagai tegangan adalah 0 kg, 0,3 kg, 0,6
kg, 0,9 kg, dan 1,2 kg.
3. Variabel yang akan dianalisis adalah perpanjangan yang dialami kawat
akibat massa beban yang diberikan.
4. Parameter yang akan diamati adalah pengaruh tegangan yang diberikan
terhadap regangan (pertambahan panjang) yang dihasilkan untuk
menentukan nilai Modulus Young kawat baja serta menguji apakah
kawat baja memenuhi hukum Hooke atau tidak.
5. Data akan diolah secara statistik.
11
BAB IV
DATA
Disini kami menampilkan dua data sebagai perbandingan. Data hasil penelitian
kami sebagai data primer dan data hasil dari penelitian kelompok lain sebagai data
sekunder.
4.1 DATA PERCOBAAN
4.1.1 Data primer
Adapun data yang didapat dari percobaan adalah :
Jenis bahan : kawat baja
Panjang awal kawat (Lo) : 1,04 m
Diameter kawat (d) : 0,36 mm = 0,00036 m
Jari – jari kawat (r) : 0,18 mm = 0,00018 m
4.1.2 Data Sekunder
Jenis bahan : kawat baja
Panjang awal kawat (Lo) : 1,04 m
Diameter kawat (d) : 0,31 mm = 0,00031 m
Jari – jari kawat (r) : 0,155 mm = 0,000155 m
12
Tabel 4.1 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap
pertambahan panjang kawat (∆L). (Tabel Primer)
Massa beban (kg)
m
Panjang kawat (mm)
L
Pertambahan panjang
kawat (mm)
∆L = L - Lo
0 1042,05 2,05
0,3 1042,17 2,17
0,6 1042,55 2,55
0,9 1042,68 2,68
1,2 1042,82 2,82
Tabel 4. 2 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap
pertambahan panjang kawat (∆L). (Tabel Sekunder)
Massa beban
(kg)
m
Panjang kawat (mm)
L
Pertambahan panjang
kawat (mm)
∆L = L - Lo
0 1044,19 0,19
0,2 1044,3 0,3
0,4 1044,48 0,48
0,6 1044,56 0,56
0.8 1044,64 0,64
1 1044,73 0,73
13
4.2 PERHITUNGAN
0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.50
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
2.8
3.2
2.05 2.17
2.55 2.68 2.82
Grafik m –vs– ∆L
m ( kg )
∆L
( m
)
Gambar 4.1 Grafik m –vs– ∆L primer
Slope = ∆ y∆ x
= 2,82mm−2,55 mm
1,2 kg−0 , 6kg
= 0,27 .10−3 m0,6 kg
= 0,45 . 10−3 m/kg
A = π r2
= 3,14 .(0,00018 m)2
= 1,017 x 10-7 m2
Modulus Young = σε= F / A
∆ L/ Lo
= g . Lo
A . slope
= 10 .1,04
1,017 .10−7.0,45 . 10−3
= 22,7 . 1010
= 2,27 . 1011 kg m−1s−2
= 2,27 . 1011 N/m2
14
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.19
0.3
0.480.56
0.640.73
Grafik m –vs– ∆L
Gambar 4.2 Grafik m –vs– ∆L sekunder
Modulus young = 2,55 . 1011 N/m2
BAB V15
PEMBAHASAN
Hasil modulus young kawat baja yang diperoleh pada percobaan ini adalah 2,27 x
1011 N/m2, Dan dari perbandingan dua grafik di atas dapat dilihat ada perbedaan
yang cukup mencolok. Ini sudah pasti karena dari data percobaan dapat dilihat
sebagai beban penambahan awal di data primer langsung diberi beban sebesar 0,3
kg, sedangkan pada data sekunder hanya ditambahkan 0,2 kg. Jelas terlihat bahwa
semakin berat beban yang ditambahkan maka akan makin renggang kawat baja
tersebut. Tampak dari data pertambahan panjang kawat primer sebesar 2,05 mm,
sedangkan pada data sekunder hanya 0,19 mm.
Grafik m –vs– ∆L menunjukkan bahwa nilai m berbanding lurus dengan nilai ∆L.
Hal ini berarti ketika massa beban ditambah, maka perpanjangan kawat juga ikut
bertambah. Gaya yang dikerjakan pada kawat baja merupakan gaya gravitasi
dimana F = m.g. Menurut hukum Hooke, gaya tarikan berbanding lurus dengan
pertambahan panjang yaitu F = k.∆x, sehingga persamaannya dapat ditulis:
F = k.∆x
Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa massa (m) berbanding lurus dengan
pertambahan panjang (∆x) yang hubungannya terlihat pada grafik m –vs– ∆L.
Maka, kawat baja yang digunakan dalam percobaan ini sesuai dengan hukum
Hooke.
BAB VI16
m.g = k.∆x
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan ini adalah:
1. Nilai Modulus Young yang diperoleh dari percobaan ini adalah 2,27. 1011
N/m2.
2. Semakin banyak beban yang ditaruh, maka semakin besar pertambahan
panjang pada kawat yang terjadi.
3. Kawat baja yang digunakan dalam percobaan memenuhi hukum Hooke.
6.2 SARAN
Adapun saran yang dapat saya sampaikan untuk praktikan selanjutnya adalah:
1. Hendaknya untuk peneliti berikutnya agar lebih kreatif dalam melakukan
percobaan dengan menambah variasi bahan sebagai uji coba, seperti tidak
hanya menggunakan baja tetapi juga menggunakan tembaga, besi, dsb.
2. Hendaknya sebelum melakukan penelitian terlebih dahulu dipastikan
peralatan berfungsi dengan baik agar selama penelitian berlangsung tidak
terjadi kesalahan karena peralatan yang tidak kondusif.
BAB VII
17
PENUTUP
Demikian laporan ini disusun. Penulis juga menyadari bahwa laporan ini masih
jauh dari sempurna dimana masih terdapat kekurangan.
Akhir kata, penulis memohon maaf atas kekurangan yang terdapat dalam laporan
ini. Untuk itu, penulis juga sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun sehingga kelak dapatlah lebih maju dan tercipta laporan yang jauh
lebih baik. Semoga laporan mengenai percobaan Modulus Tarikan ini dapat
memberikan manfaat bagi Anda semua.
DAFTAR PUSTAKA
18
Giancoli, Douglas.C.1999.Fisika.Jakarta: Erlangga.
Sears dan Zemansky. 2002. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.
Nurfauziawati, Nova. 2010. Modulus Elastisitas. novanurfauziawati.files. wordpress.com /2012/01/modul-4-modulus-elastisitas2.pdf.
19
Top Related