Laporan Praktikum Modulus Young

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Modulus Young

 Nama

: Rosaria Puspasari

 NPM

: 240210120119 240210120119

Kelompok/Shift

: 4/B2

Waktu

: 15.00-17.00

Asisten

: Norman Fajar

LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJAJARAN JATINANGOR 2012

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Modulus Young dapat didefinisikan sebagai hubungan besaran tegangan tarik dan regangan tarik atau dengan kata lain perbandingan antara tegangan tarik dan regangan tarik.. Gaya dapat mempengaruhi berbagai macam bentuk benda. Setelah gaya tersebut dihilangkan, bentuk benda akan kembali seperti semula. Perilaku  benda yang demikian ini sangat bergantung pada sifat elastisitas benda. Apabila gaya diberikan pada benda elastis maka benda tersebut akan kembali ke bentuk semula dan begitu pun sebaliknya. Berdasarkan hal di atas perubahan bentuk benda dibedakan menjadi 3, yaitu : rentangan, mampatan, dan geseran. Untuk tiap jenis perubahan bentuk  benda kita akan mengenal besaran yang disebut tegangan, yang menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan bentuk. Selain tegangan,  besaran yang perlu kita ketahui adalah regangan. Regangan adalah besaran yang menggambarkan hasil perubahan bentuk. Pada praktikum kali ini dilakukan pengamatan terhadap elastisitas pada kawat. Modulus elastis yang terkait dengan rentangan disebut Modulus Young. Jika gaya F yang kita berikan pada suatu benda di bawah gaya batas elastisitas maka tegangan sebanding dengan regangan. Modulus Young hanya  bergantung pada jenis benda (komposisi benda).

1.2. Tujuan

1. Menyelesaiakan soal-soal sehubunagan dengan penerapan modulus young 2. Menentukan modulus young suatu bahan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Jika seseorang menarik sebuah pegas untuk melatih otot, maka pegas akan  berubah bentuk, yaitu akan semakin panjang. Tetapi, bila pegas dilepaskan, maka  pegas akan kembali kebentuk semula. Atau contoh lain yaitu pada ketapel yang terbuat dari karet. Pegas dan karet dalam hal ini merupakan benda dengan sifat elastic. Sifat elastic atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan. Sedangkan benda yang tidak elastic adalah benda yang tidak kembali kebentuk semula saat gaya luar yang diberikan kepada benda tersebut dilepaskan. Misalnya pada tanah liat. Pada saat diberi gaya, tanah liat akan berubah bentuk.  Namun setelah gaya tersebut dilepaskan, tanah liat tidak dapat kembali kebentuknya semula. Tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat dengan luas penampangnya (A) atau bisa juga didefinisikan sebaghai gaya  per satuan luas. Tegangan merupakan sebuah besaran skalar dan memiliki satuan  N/m² atau Pascal (Pa). Tegangan sendiri dapat dirumuskan menjadi:

   Ada tiga jenis tegangan yang dikenal, yaitu tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser. Pada tegangan tekan, kedua ujung benda akan mendapatkan gaya yang sama besar dan berlawanan arah. Tapi, walau pemberian gaya dilakukan di ujung-ujung benda, seluruh benda akan mengalami peregangan karena tegangan yang diberikan tersebut. Pada tegangan tekan materi yang diberi gaya bukannya ditarik, melainkan ditekan sehingga gaya-gaya akan bekerja di dalam benda, contohnya sepeti tiangtiang pada kuil Yunani. Tegangan yang ketiga adalah tegangan geser. Benda yang mengalami tegangan geser memiliki gaya-gaya yang sama dan berlawanan arah yang diberikan melintasi sisi-sisi yang berlawanan. Misalkan sebuah buku atau batu bata terpasang kuat dipermukaan. Meja memberikan gaya yang sama dan

 berlawanan arah sepanjang permukaan bawah. Walau dimensi benda ti dak banyak  berubah, bentuk benda berubah. Selain tegangan terdapat juga regangan yang merupakan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang ∆L dengan panjang awalnya L. Atau perbandingan  perubahan panjang dengan panjang awal. Regangan dapat dirumuskan sebagai  berikut :

  Karena pertambahan panjang ∆L dan panjang awal L adalah besaran yang sama, maka regangan tidak memiliki satuan atau dimensi. Dalam modulus young ada suatu hukum yang berbunyi “Jika gaya tarik tidak melampui batas elastis  pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan  gaya tariknya”. Pernyataan ini dikemukakan oleh Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan membangun kembali gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666. Oleh karena itu, pernyataan ini dikenal sebagai Hukum Hooke. Hukum Hooke dan dapat ditulis melalui persa maan:

    F merupakan gaya tarik yang bekerja pada benda. k adalah tetapan umum yang  berlaku untuk benda elastis jika diberi gaya yang tidak melampui titik batas hukum Hooke. ∆x merupakan perubahan panjang benda.

BAB III METODOLOGI

3.1. Alat dan bahan

1. Dua utas kawat 2. Seperangkat beban 3. Mistar panjang 3.2. Prosedur praktikum

1. Menyiapkan alat-alat yang akan digunakan terlebih dahulu. 2. Menggantungkan kawat ke tiangnya dan melengkapinya dengan  perangkat baca. 3. Mencatat kedudukan skala nonius terhadap skala. 4. Lalu menambahi beban pada kawat berturut-turut dimana penambahan masaanya 0,5 gram pada tiap penambahan beban sebanyak 6 kali sehingga tercapai total beratnya 3 gram 5. Menghitung pertambahan panjang kawat akibat penambahan beban. 6. Setelah selesai melakukan percobaan penambahan beban, kurangi  beban berturut-turut dengan pengurangan massa 0,5 kg tiap  pengurangan beban. 7. Menghitung berapa panjang kawatnya 8. Menghitung tegangan dan regangan tarik pada setiap percobaan  penambahan dan pengurangan beban. 9. Membuat grafik pada buku kelompok, dimana x adalah regangan dan y adalah tegangan, serta menentukan nilai modulus young dari regangan dan tegangan yang diperoleh.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Panjang kawat (L)

: (9,2 x 10-2 ± 0,05 x 10 -2)

Jari-jari kawat (r)

: (0,2 x 10-2 ± 0,05 x 10 -2)

Luas penampang kawat (A=πr 2) : (1,256 x 10-5± 0,05 x 10 -2) : (5 x 10-2 ± 0,05 x 10 -2)

Skala nonius awal (L0)

A. Tabel 1 penamabahan beban

m±

F= m.g

Lt (m)

∆L = Lt-Lo

Tegangan =

Regangan

F/A = ∆L/L

(N/m)

⁄      ⁄

3,0 x 10 -

0,02934 12 x 10 -

7 x 10-  

2335,987

0,76

3073,667

2,5 x 10 -

0,02445 11 x 10 -

6 x 10-

1946,656

0,652

2985,668

2,0 x 10 -

0,01956 10 x 10 -

5 x 10-

1557,324

0,543

2868

1.5 x 10 -

0,01467 9 x 10 -

4 x 10-

1167,993

0,434

2691,228

1,0 x 10 -

0,00978 7,5 x 10 -

2,5 x 10-

778,662

0,271

2872,291

0,5 x 10 -3

0,00489 9,2 x 10 -2

1,2 x 10-2

389,331

0,130

2994,853



 

 

Grafik Tegangan dan Regangan pada Penambahan Beban 2,500.000 y = 3072.5x - 66.05 R² = 0.9926

2,000.000    e     l    t 1,500.000    i    T    s    i    x 1,000.000    A

Series1 Linear (Series1)

500.000 0.000 0

0.2

0.4

0.6

0.8

Axis Title

B. Tabel 2 pengurangan beban

m±

F= m.g

Lt (m)

∆L = Lt-Lo

Tegangan =

Regangan

F/A = ∆L/L

(N/m)

⁄      ⁄

3,0 x 10 -

0,02934 12 x 10 -

7 x 10-  

2335,987

0,76

3073,667

2,5 x 10 -

0,02445 11 x 10 -

6 x 10-

1946,656

0,652

2985,668

2,0 x 10 -

0,01956 10 x 10 -

5 x 10-

1557,324

0,543

2868

1.5 x 10 -

0,01467 9 x 10 -

4 x 10-

1167,993

0,434

2691,228

1,0 x 10 -

0,00978 7,5 x 10 -

2,5 x 10-

778,662

0,271

2872,291

0,5 x 10 -3

0,00489 9,2 x 10 -2

1,2 x 10-2

389,331

0,130

2994,853



 



 

  



 

 

      

Grafik Tegangan dan Regangan pada Pengurangan Beban 2,500.000 y = 3072.5x - 66.05 R² = 0.9926

2,000.000    e 1,500.000     l    t    i    T    s    i    x    A1,000.000

Series1 Linear (Series1)

500.000 0.000 0

0.2

0.4 Axis Title

0.6

0.8

4.2. Pembahasan

Praktikum kali ini dilakukan pengamatan terhadap tegangan dan regangan  pada suatu kawat. Perlakuan pada kawat mencakup dua hal, yaitu menambah  beban pada kawat dan menurangi beban pada kawat. Semakin besar beban yang digunakan maka pertambahan panjang kawat akan semakin besar pula. Itu berarti  bahwa tegangan tarik dipengaruhi oleh gaya berat yang bekerja pada kawat tersebut. Berdasarkan hasil praktikum, didapat data berupa tabel dan grafik. Hasil yang didapat ketika penambahan dan pengurangan beban menghasilkan data yang sama, berarti pada percobaan kali ini tidak terdapat penyimpangan, jika terjadi  penyimpangan maka seharusnya data pengurangan dan penambahan beban  berbeda. Penyimpangan dapat disebabkan karena beberapa faktor, antara lain karena keelastisitasan kawat yang berkurang, kesalahan pembacaan atau bahkan kerusakan pada alat yang digunakan. Perhitungan

pada

kalkulator

menunjukan

nilai

yang

sama

pada

 penambahan dan pengurangan beban. Dalam perhitungan modulus young, regangan, maupun tegangan menghasilkan data yang sama. Nilai modulus young dipengaruhi oleh tegangan tarik dan regangan tarik terhadap benda. Apabila regangan tarik pada suatu benda kecil, maka modulus Young akan besar dan  begitu pun sebaliknya. Jika modulus young semakin besar young maka semakin sulit suatu benda untuk merentang dalam pengaruh gaya yang sama. Cara perhitungan modulus young yang paling akurat adalah dengan  pengunaan kalkulator yang menggunakan metode regresi linear. Sebab metode ini  bisa meminimalisir kesalahan yang terjadi akibat penyimpangan data atau kesalahan grafik. Dari pecobaan yang telah dilakukan didapat nilai

    yang merupakan

 pengurangan dari E penambahan  dan E pengurangan yang bernilai 0 dikarenakan



dari kedua data sama. Sedangkan untuk penjumlahannya menghsilkan nilai

. Dalam penghitungan modulus young rata-ratapun kami mendapatkan nilai E yang sama, yang dimana tegangan rata-rata dibagi regangan rata-rata dan menghsilkan nilai

. Dalam mencari persamaan grafik kami harus mencari

nilai A, B, dan r yang bisa dicari mengunakan kalkulator ataupun mengunakan

grafik di excel, yang dimana rumusnya adalah Y= Bx + A . Dalam perhitungan kami mendapatkan nilai A adalah -66,04, nilai B 3072,4, dan nilai r adalah 0,3542. Maka didapatlah persamaannya menjadi

    .

Perhitungan modulus Young secara grafik didapatkan dari rumus  y = a+bkal x,

DAFTAR PUSTAKA

http://kitacintafisika.blogspot.com/2010/07/modulus-young.html (diakses pada 7 oktober pukul 14.00 WIB) http://theindahndut-diaryindahpuspitasari.blogspot.com/2011/05/laporanmodulus-elastisitas.html (diakses pada 7 oktober pukul 14.00 WIB) http://zahrah-littlenotes.blogspot.com/2012/05/modulus-young.html (diakses pada 7 oktober pukul 14.00 WIB)