LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 4 MODULUS ELASTISITAS Nama : Nova Nurfauziawati NPM : 240210100003 Tanggal / jam : 21 Oktober 2010 / 13.00-15.00 WIB Asisten : Dicky Maulana JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR 2010
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada beberapa bahasan mengenai gaya, benda yang mengalami gaya dianggap tidak mengalami perubahan bentuk. Namun, kenyataannya setiap benda akan mengalami perubahan bentuk apabila diberikan gaya pada benda tersebut. Pada benda elastis, akan terjadi pertambahan panjang yang merupakan akibat dari adanya gaya yag bekerja pada benda tersebut. Benda ini berlaku hampir pada semua materi padat, tetapi hanya pada suatu batas tertentu. Apabila benda yang terjadi terlalu besar, maka benda pun akan meregang dengan sangat besar sehingga tidak menutup kemungkinan benda tersebut akan patah. Gaya luar yang dikerjakan pada benda tersebut mengkibatkan terjadinya perubahan bentuk benda (deformasi) yang tidak melebihi batas proporsional. Sedangkan pada benda plastis, jika benda tersebut diberi gaya maka akan mengalami pertambahan panjang dan jika gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan, maka benda tidak dapat kembali ke bentuk semula. Sebenarnya dalam kehidupan kita sehari-hari, kita sering mempraktikan ilmu-ilmu fisika, baik yang sudah kita pelajari maupun yang belum kita pelajari. Namun seringnya kita tidak menyadari dan tidak paham akan hal itu. Sebagai contoh hal yang berhubungan dengan fisika yang sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari adalah sebuah karet gelang yang kita rentangkan, jika kita lepaskan akan kembali ke bentuknya semula. Itulah yang menandakan adanya sifat elastis benda yang kita kenal dengan keelastisitasan. Semua benda nyata, jika diberi gaya, akan berubah dibawah pengaruh gaya yang bekerja padanya. Perubahan bentuk atau volume tersebut ditentukan oleh gaya antarmolekulnya. Untuk membedakan kedua jenis bahan benda antara benda elastis dan benda plastis, maka didefinisikan suatu sifat bahan yang disebut elastisitas. Jadi, elastisitas merupakan salah satu mekanik bahan yang dapat menunjukkan kekuatam, ketahanan, dan kekakuan bahan tersebut terhadap gaya luar yang
diterapkan pada bahan tersebut. Nilai keelastisitasan ini disebut juga modulus elastisitas. 1.2 Tujuan 1.2.1 Membedakan pengertian tegangan dan regangan. 1.2.2 Menentukan modulus elastisitas (E) dari suatu batang kayu dengan cara pelenturan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Elastisitas Sifat elastis atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan. Seperti 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. Sebuah benda dapat dikatakan elastis sempurna jika gaya penyebab perubahan bentuk hilang maka benda akan kembali ke bentuk semula. Benda yang bersifat elastis sempurna yaitu mempunyai batas-batas deformasi yang disebut limit elastik sehingga jika melebihi dari limit elastik maka benda tidak akan kembali ke bentuk semula. Gambar 1. Pegas Benda yang tidak elastis adalah benda yang tidak kembali ke bentuk awalnya saat gaya dilepaskan, misalnya saja pada adonan kue. Bila kita menekan adonan kue, bentuknya akan berubah, tetapi saat gaya dilepaskan dari adonan kue tersebut, maka adonan kue tidak dapat kembali ke bentuk semula.
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 sifatsifat berikut: Homogen artinya setiap bagian benda mempunyai kerapatan yang sama. Isotropik artinya pada setiap titik pada benda mempunyai sifatsifat 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 dirumuskan oleh: Gaya Tegangan atau Luas penampang Tegangan merupakan sebuah besaran skalar dan memiliki satuan N/m² atau Pascal (Pa). F adalah gaya (N), dan A adalah luas penampang (m 2 ). Selain itu, Tegangan dapat dikelompokkan menjadi : 1. Tegangan normal Tegangan normal yaitu intensitas gaya normal per unit luasan. Tegangan normal dibedakan menjadi tegangan normal tekan atau kompresi dan tegangan normal tarik. Apabila gaya-gaya dikenakan pada ujung-ujung batang sedemikian rupa sehingga batang dalam kondisi tertarik, maka terjadi tegangan tarik pada batang, jika batang dalam kondisi tertekan maka terjadi tegangan tekan. 2. Tegangan geser Tegangan geser adalah gaya yang bekerja pada benda sejajar dengan penampang. F A
3. Tegangan volume Tegangan volume adalah gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan terjadinya perubahan volume pada benda tersebut tetapi tidak menyebabkan bentuk benda berubah. 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 L dibagi dengan panjang awal benda L. Secara matematis dapat ditulis: Regangan = Pertambahan panjang L atau e Panjang mula - mula L Bahan-bahan logam biasanya diklasifikasikan sebagai bahan liat (ductile) atau bahan rapuh (brittle). Bahan liat mempunyai gaya regangan (tensile strain) relatif besar sampai dengan titik kerusakan seperti baja atau aluminium. Sedangkan bahan rapuh mempunyai gaya regangan yang relatif kecil sampai dengan titik yang sama. Batas regangan 0,05 sering dipakai untuk garis pemisah diantara kedua kelas bahan ini. Besi cor dan beton merupakan contoh bahan rapuh. 0 2.4 Modulus Elastisitas Modulus elatisitas suatu benda dapat dihitung melalui pemberian beban sebagai tegangan yang diberikan pada benda tersebut dan mengamati penunjukan oleh garis rambut sebagai regangannya. Besar pelenturan (f) ditentukan melalui persamaan matematis sebagai berikut: 3 BL f 4Ebh 3 Dari rumus pelenturan diatas dapat ditentukan persamaan matematis Modulus Elastisitasnya: 3 BL E 4 fbh 3
Keterangan: E = Modulus elastisitas B = berat beban (dyne) L = Panjang batang antara dua tumpuan (cm) f = pelenturan (cm) b = lebar batang (cm) h = tebal batang (cm) 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. Dapat kita ambil contoh grafik keelastisitasan suatu logam kenyal. Tegangan Regangan Pada bagian awal kurva, tegangan dan regangan bersifat proporsional sampai titik a tercapai. Hubungan proporsional antara tegangan dan regangan dalam daerah ini sesuai dengan Hukum Hooke. Dikutip dari buku Fisika untuk SMA Kelas XI (Marthen Kanginan : 2004), hukum Hooke dinamakan sesuai dengan nama pencetusnya yaitu Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan untuk membangun kembali
gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666. Beliau menyatakan bahwa: 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:.
BAB III METODE PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Meja 3.1.2 Dua buah tumpuan 3.1.3 Skala cermin 3.1.4 Beban dan dudukan beban 3.1.5 Kait yang dilengkapi garis rambut 3.1.6 Tiga buah batang kayu yang berbeda geometri 3.2 Prosedur 3.2.1 Menyiapkan alat-alat yang diperlukan. 3.2.2 Mengukur panjang (jarak antara dua tumpuan), lebar dan tebal masing-masing batang kayu. 3.2.3 Memasang kedua tumpuan masing-masing di kiri dan kanan batang kayu dengan jarak masing-masingnya 10 cm dari ujung kayu. 3.2.4 Meletakkan batang kayu di atas tumpuan. 3.2.5 Memasang skala cermin dan kait yang dilengkapi garis rambut tepat di tengah batang kayu (kedudukan seimbang). 3.2.6 Memasang dudukan beban pada kait. 3.2.7 Mengkaitkan beban satu persatu (masing-masing beban bermassa 0,5 kg) hingga mencapai 3 kg atau 3000 gram. 3.2.8 Membaca dan mencatat kedudukan garis rambut setiap penambahan beban. 3.2.9 Mengurangi beban satu persatu (masing-masing beban bermassa 0,5 kg) dari 3 kg atau 3000 gram hingga nol. 3.2.10 Membaca dan mencatat kedudukan garis rambut setiap pengurangan beban. 3.2.11 Melakukan hal yang sama untuk batang kayu yang kedua dan ketiga. 3.2.12 Menghitung Modulus elastisitas setiap batang kayu.
3.2.13 Membandingkan hasil percobaan dengan literarur. (E kayu 1,0x10 11 dyne/cm 2 sampai dengan 1.5x10 11 dyne/cm 2 ) 3.2.14 Memberikan kesimpulan mengenai praktikum ini.
DAFTAR PUSTAKA Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga : Jakarta. Kanginan, Marthen.2004. Fisika untuk SMA Kelas XI. Bandung: Erlangga Zaida. 2008. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran http://www.mahasiswasibuk.co.cc/1_9_modulus-elastisitas.html Minggu, 31 Oktober 2010 12:30 WIB