Laporan Praktikum Fisikia 2-Eki Firdaus a-kel.1 Tip a1

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR  Modulus Young

Disusun oleh:  

Nama

: Eki Firdaus Amarrulloh

NPM

: 240210110009

Hari/tanggal

: Senin, 06 Oktober 2011

Waktu

: 15.00-16.40

Asisten

: Tiwi

LABORATORIUM FISIKA DASAR  JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR  2011 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari sering kita temukan suatu benda yang bisa   bertambah panjang jika ditarik dan kembali seperti semula ketika dilepaskan. Misalnya, pegas yang biasa dipakai oleh seseorang untuk melatih otot atau karet yang kita tarik. Benda-benda yang demikian merupakan benda yang memiliki sifat elastis. Sifat elastis adalah kemampuan suatu benda untuk kembali seperti semula setelah gaya yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan. Kebalikan dari benda elastis adalah benda plastis. Benda plastis adalah  benda yang tidak memiliki kemampuan untuk kembali seperti semula setelah gaya yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan. Contoh dari benda plastis adalah tanah liat. Tanah liat jika ditarik akan memanjang dan jika dilepaskan lagi, tanah liat tidak kembali ke kondisi seperti semula. Pada benda elastis ada besaran yang dinamakan tegangan tarik dan regangan tarik. Perbandingan tegangan tarik dengan regangan tarik disebut Modulus Young. Modulus Young biasanya dijadikan ukuran nilai keelastisan suatu benda. Modulus young dinamai oleh Thomas Young, ilmuwan Inggris abad ke19. Namun, konsep ini dikembangkan pada tahun 1272 oleh Leonhard Euler. Percobaan pertama yang menggunakan konsep modulus young adalah seorang ilmuwan Italia Giordano Riccati pada tahun 1782.

1.2 Tujuan •

Menyelesaikan soal-soal sehubungan dengan penerapan Modulus Young

•

Menentukan Modulus Young suatu bahan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan regangan tertentu tergantung  pada keadaan bahan yang ditekan. Perbandingan antara tegangan dan regangan, atau tegangan persatuan regangan, disebut Modulus Young. Semakin besar  Modulus Young, semakin besar tegangan yang dibutuhkan untuk suatu regangan tertentu. Satuan Internasional modulus young adalah pa atau N/m2. Satuan praktis yang digunakan adalah megapascal (Mpa atau N/mm2) atau gigapascal (Gpa atau kN/mm2). Di Amerika sering dinyatakan dalam pound (gaya) per inci persegi (psi). Modulus young, dapat dihitung dengan membagi tegangan tarik oleh regangan tarik: E=tegangan tarikregangan tarik= F/A∆L/L

Berikut ini penjelasan mengenai materi yang berhubungan dengan modulus Young: A. Tegangan Tegangan merupakan hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat dengan luas penampangnya (A) atau bisa juga disebut gaya persatuan luas. Tegangan dirumuskan sebagai berikut. = FA

Dimana :

= tegangan, satuannya Pascal ( Pa )

F = gaya luar yang diberikan pada benda, satuannya Newton (N) A = luas penampang, satuannya m2

A. Regangan Regangan merupakan hasil bagi antara pertambahan panjang dengan  panjang awal pegas. Regangan dirumuskan sebagai berikut. ε= ∆LL

Dimana :

ε

= regangan

 ∆L = perubahan panjang pegas, satuannya meter (m)

L

= panjang awal, satuannya meter (m)

Karena pertambahan panjang ( ∆L) dan

adalah besaran yang sama, maka

regangan tidak memiliki satuan atau dimensi.

B. Hukum Hooke Percobaan yang kita lakukan pada dasarnya adalah untuk mengetahui hubungan kuantitatif antara gaya yang dikerjakan pada pegas dengan   pertambahan panjangnya. Setiap panjang pegas ketika diberi gaya tarik  dengan panjang awalnya disebut pertambahan panjang. Jika dibuat grafik gaya terhadap perubahan panjang, maka akan didapat grafik berbentuk garis linear. Hukum Hooke berbunyi; “jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjangnya akan sebanding dengan gaya tariknya”. Hukum Hooke dapat dirumuskan sebagai berikut: F=kx Dimana : F = gaya yang dikerjakan (N) k = konstanta gaya (N/m) x = pertambahan panjang (m)

C. Elastisitas Zat Padat Molekul-molekul zat padat tersusun rapat sehingga ikatan diantara mereka relative kuat. Inilah mengapa sebabnya mengapa zat padat biasanya sukar dipecah-pecah dengan tangan. Sebagai contoh, untuk membelah kayu dibutuhkan alat lain dengan gaya yang lebih besar. Setiap usaha untuk  memisahkan molekul-molekul zat padat, misalnya tarikan atau tekanan, akan selalu dilawan oleh gaya tarik menarik antar molekul zat padat itu sendiri. Benda disebut elastis sempurna jika benda akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan dihilangkan. Sebaliknya, benda yang tidak memiliki sifat elastik, tidak akan kembali ke bentuk semula. Perbedaan antara sifat elastik  dan non elastik berada pada tingkatan besar-kecilnya elastisitas yang terjadi. Perubahan benda akibat ditarik, tidak hanya bergantung pada jenis bahan  benda tersebut, namun juga bergantung pada perlakuan yang diberikan kepada  benda tersebut.

  Nilai Modulus Young hanya bergantung pada jenis benda, tidak  tergantung pada ukuran atau bentuk benda. Adapun Modulus Young benda yang bisa digunakan adalah sebagai berikut: Tabel 2.1 Modulus Young Berbagai Jenis Benda Padat No

Modulus Young ( E )

Jenis Benda

1

Aluminium

(N/m2) 7,0 x 10 10

2

Baja

20 x 10 10

3

Besi

21 x 10 10

4

Beton

2,3 x 10 10

5

 Nikel

21 x 10 10

6

Tembaga

11 x 10 10

7

Besi tuang

10 x 10 10

8

Kuningan

10 x 10 10

9

Granit

4,5 x 10 10

BAB III METODE PERCOBAAN

3.1 Alat •

Seutas tali kasur 

•

Kertas grafik millimeter block 

•

Mikrometer sekrup

•

Mistar panjang

•

Perangkat baca skala utama dan nonius

•

Seperangkat beban

3.2 Prosedur percobaan

Gantungkanlah kedua utas tali dan dilengkapi dengan perangkat baca. Agar  kawat menjadi lurus, bebani kedua utas kawat dengan beban yang tidak terlalu  besar. •

Ukur panjang tali kasur yang akan ditentukan Modulus Youngnya.

•

Ukur diameter kawat.

•

Catat kedudukan skala nonius terhadap skala.

•

Tambahilah

beban

pada salah

satu kawat

berturut-turut dengan

 penambahan massa 0,5 kg setiap penambahan beban. •

Pada setiap penambahan beban, setelah beberapa saat (kira-kira 10 detik), catatlah kedudukan nonius. Lakukan penambahan sampai 3 kg.

•

Hitung pertambahan panjang untuk tiap penambahan beban.

•

Setelah selesai penambahan beban, kurangi beban berturut-turut dengan  pengurangan massa 0,5 kg tiap pengurangan beban.

•

Pada tiap pengurangan beban, tunggu beberapa saat kemudian catatlah kedudukan nonius.

•

Hitung pengurangan beban.

•

Hitung tegangan tarik dan regangan tarik pada setiap langkah penambahan dan pengurangan beban. Buatlah grafik pada kertas millimeter block  hubungan antara tegangan tarik dan regangan tarik dan tentukan Modulus Young dari grafik itu. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Percobaan

Data : Panjang kawat (L)

=(9,2x10-2± 0,0005)

Jari-jari kawat (r)

=0,11x10-3±0,0005

Luas penampang kawat (A= πr2)

=37,994x10-9±0,0005

Skala nonius awal (Lo)

=(6x10-2±0,0005)

Tabel 4.1 Penambahan Beban Tegangan =

Regangan =

F/A

 ∆L/Lo

m

F = m.g

LT

 ∆L=LT-Lo

(kg)

(N)

(m)

(m)

3,0

29,34

7,1x10 -2

1,1x10-2

7,722x108

0,1833

4,2128x10 7

2,5

24,45

7,0 x10 -2

1,0 x10-2

6,4352 x10 8

0,1666

3,8627 x10 7

2,0

19,56

6,9 x10 -2

0,9 x10-2

5,148 x10 8

0,15

3,432 x10 7

1,5

14,67

6,8 x10 -2

0,8 x10-2

3,861 x10 8

0,1333

2,897 x10 7

1,0

9,78

6,6 x10 -2

0,6 x10-2

2,574 x10 8

0,1

2,574 x10 7

0,5

4,89

6,4 x10 -2

0,4 x10-2

1,287 x10 8

0,066

1,9324 x10 7

2

(N/m )

E=σε (N/m2)

3,1517 x107

Rata-rata g = 9,78 m/s2

Tabel 4.2 Pengurangan Beban Tegangan =

Regangan

F/A

= ∆L/Lo

m

F = m.g

LT

 ∆L=LT-Lo

(kg)

(N)

(m)

(m)

3,0

29,34

7,1x10 -2

1,1x10-2

7,722x108

0,1833

4,2128x10 7

2,5

24,45

7,0 x10 -2

1,0 x10-2

6,4352 x10 8

0,1666

3,8627 x10 7

2,0

19,56

7,0 x10 -2

1,0 x10-2

5,148 x10 8

0,1666

3,090x10 7

1,5

14,67

6,9 x10 -2

0,9 x10-2

3,861 x10 8

0,15

2,574x10 7

1,0

9,78

6,9 x10 -2

0,9 x10-2

2,574 x10 8

0,15

1,176x10 7

0,5

4,89

6,7 x10 -2

0,7 x10-2

1,287 x10 8

0,1166

1,1038 x10 7

Rata-rata g = 9,78 m/s2

E= E penambahan+E pengurangan2 =3,1517x107+2,759x1072 =5,9116x1072

2

(N/m )

E=σε (N/m2)

2,759 x107

=2,9558x107 N/m2

 ∆E=E penambahan-E pengurangan =3,1517x107-2,579x107 =3,918x106 N/m2

Cara Kalkulator  Tabel 4.3 Penambahan Beban Cara Kalkulator  Regangan (x)

Tegangan (y)

Titik koordinat (x,y)

0,1833

7,722x10 8

(0,1833 ; 7,722x108)

0,1666

6,4352 x10 8

0,1666 ; 6,4352 x108

0,15

5,148 x10 8

0,15 ; 5,148 x108

0,1333

3,861 x10 8

0,1333 ; 3,861 x108

0,1

2,574 x10 8

0,1 ; 2,574 x108

0,066

1,287 x10 8

0,066 ; 1,287 x108

E=B E=5,45.109

Tabel 4.4 Pengurangan Beban Cara Kalkulator 

E=B

Regangan (x)

Tegangan (y)

Titik koordinat (x,y)

0,1833

7,722x10 8

(0,1833 ; 7,722x108)

0,1666

6,4352 x10 8

0,1666 ; 6,4352 x108

0,1666

5,148 x10 8

0,1666 ; 5,148 x108

0,15

3,861 x10 8

0,15 ; 3,861 x108

0,15

2,574 x10 8

0,15 ; 2,574 x108

0,1166

1,287 x10 8

0,1166 ; 1,287 x108

E=9,92.109

Grafik Tegangan Terhadap Regangan pada Penambahan Beban Grafik Tegangan Terhadap Regangan pada Pengurangan Beban

4.2 Pembahasan

Pada praktikum, bahan yang diukur adalah tali kasur padahal seharusnya adalah kawat. Hal tersebut dikarenakan keterbatasan alat yang tersedia di laboratorium fisika. Pada setiap penambahan beban yang berakibat pada penambahan gaya,  pertambahan panjang yang dihasilkan juga semakin besar. Hal tersebut sesuai dengan hukum Hooke yang berbunyi; “jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjangnya akan sebanding dengan gaya tariknya”. Pada pengurangan beban yang dilakukan, ternyata ada penyimpangan yang terjadi dimana panjang tali tidak berubah ketika beban berubah. Hal tersebut tentu tidak sesuai dengan hukum Hooke. Salah satu faktor   penyimpangan tersebut terjadi yaitu karena elastisitas dari bahan yang kurang sesuai. Pengukuran dilakukan dengan penambahan dan juga pengurangan  beban. Kedua langkah tersebut dilakukan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih akurat. Cara penentuan Modulus Young yang paling tepat dan akurat adalah dengan menggunakan cara kalkulator. Cara kalkulator ini menggunakan metode regresi linier, dimana metode ini bisa meminimalisir kesalahan yang terjadi akibat penyimpangan data atau ketidaklinieran grafik.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan •

Modulus Young adalah perbandingan antara tegangan tarik dan regangan tarik.

•

Modulus Young berbanding lurus dengan gaya yang diberikan dan  perubahan kedudukan kawat penunjuk. Dan berbanding terbalik dengan luas penampang dan panjang batang. Sesuai dengan rumus Modulus Elastisitas : E = (F.l)/(A.Δl)

•

Hasil pengukuran Modulus Young pada tali: ○

Metode perhitungan: 2,9558x107 N/m2 (rata-rata dari  penambahan dan pengurangan beban)

○

Metode kalkulator: 7,685x109 N/m2 (rata-rata dari penambahan dan pengurangan beban)

5.2 Saran •

Teliti dalam pembacaan skala dan perhitungan untuk meminimalisir  kesalahan.

•

Bahan yang diukur lebih baik menggunakan bahan yang e lastisitasnya sesuai sehingga hasilnya tidak menyimpang.

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, Frederick J. dan Hecht, Eugene. 1997. College Physics Ninth Edition, McGraw-Hill: USA Zaida, Drs., M.Si. 2010.  Petunjuk Praktikum Fisika Dasar . FTIP UNPAD: Jatinangor  Wibowo, Fredy. 2009. Modulus Elastisitas Young . http://fredi-36a1.blogspot.com/ modulus-elastisitas-young/ [diakses pada tanggal 12 oktober 2011] Anonim. 2010. Modulus Young. http://kitacintafisika.blogspot.com/modulusyoung.html [diakses pada tanggal 12 oktober 2011]

LAMPIRAN