Laporan Modulus Young [PDF]

Citation preview

Laporan Modulus Young



ACARA II MODULUS YOUNG ABSTRAK Praktikum ini bertujuan untuk memahami sifat elastisitas dan menentukan modulus young dari logam dengan cara lenturan. Metode yang digunakan dalam praktikum ini dengan cara mengukur panjang kawat / senar gitar yang bernonius dengan mistar dan mengukur diameter kawat / senar gitar dengan mikrometer sekrup sebanyak tiga kali setiap penambahan dan pengurangan beban. Hasil percobaan didapatkan nilai rata-rata modulus young pada penambahan beban sebesar 743,625 N/m2 sedangkan nilai rata-rata modulus young pada pengurangan beban sebesar 695,05 N/m2. Data hasil pengamatan disajikan dalam bentuk tabel agar lebih mudah dibaca.



A. PELAKSANAAN PRAKTIKUM 1. Tujuan Praktikum



:



a. Memahami sifat elastisitas bahan. b. Menentukan Modulus Young dari logam dengan cara lenturan. 2. Waktu Praktikum



:



Sabtu, 10 Mei 2014



Tempat Praktikum



: Laboratorium Fisika Dasar, Lantai II, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Mataram.



B. ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM



1. Alat – alat Praktikum



:



a. Seperangkat Modulus Young yang dilengkapi nonius. b. Mikrometer Sekrup c. Meteran atau Mistar 2. Bahan – bahan Praktikum : a. Seperangkat Beban b. Kawat dari bahan nikel dan tembaga atau senar gitar dengan diameter tertentu.



C. LANDASAN TEORI Modulus young ( modulus young ) merupakan besaran yang menyatakan sifat elastis suatu bahan tertentu dan bahan menunjukkan langsung seberapa jauh sebuah batang atau kabel atau pegas yang bersangkutan mengalami perubahan akibat pengaruh beban f = kx. Konstanta k atau perbandingan gaya terhadap perpanjangan disebaut konstanta gaya atau kekuatan pegas. Bilangannya sama dengan gaya yang diperlukan untuk menghasilkan perpanjangan satuan ( Zemansky, 1982 : 261-262 ). Menurut Hooke, regangan sebanding dengan tegangannya,dimana yang dimaksud dengan regangan adalah presentasi perubahan dimensi. Tegangan adalah gaya-gaya yang merenggang persatuan luas pemampang yang dikenainya ( Soedojo, 2004 : 33 ) Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu. Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda patah. Sesuai dengan Hukum Hooke, yang berbunyi “ Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus ( sebanding ) dengan gaya tarik “ ( Young, 2002 ). Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya yang diberikan pada benda dihentikan. Dengan kata lain, semakin besar gaya tarik semakin besar pertambahan panjang pegas. Perbandingan besar gaya tarik (



F ) terhadap pertambahan panjang pegas yang bernilai konstan. Sesuai dengan rumus yang dikemukakan oleh Robert Hooke dan dikenal dengan hukum hooke,yaitu sebagai berikut : F∕∆x=k,f=∆x=k ( Anonim,2012 ).



D. CARA KERJA a.



Diberi beban awal pada kedua kawat supaya kedua kawat menjadi lurus dan tegang .



b. Diukur panjang kawat yang bernonius dengan mistar . c.



Diukur diameter kawat yang bernonius dengan mikrometer sekrup tiga kali pada tempat yang berbeda.



d. Di tambahkan beban mulai dari 5N secara berturut_turut hingga beban mencapai 20N kepada kawat yang bernonius .ukur diameter kawat dan catatlah pertumbuhan panjang dari kawat tersebut setiap kali menambahkan beban .Ulangilah sebanyak 3 kali setiap kali anda menambahkan beban dan catatlah perubahan panjangnya. e.



Kemudian di lakukan kebalikannya ,yaitu mengurangi beban sebesar 5N secara berturut_turut sehingga beban pada kawat menjadi nol,dan setiap kali mengurangi beban sebesar 5N diulangi tiga kali ,ukur diameter dan catatlah perubahan panjang dari kawat.



E. HASIL PENGAMATAN a.



Penambahan Beban Dengan panjang awal Lo = 30 cm No



Beban



∆L (mm)



d1 (mm)



d2 (mm)



d3 (mm)



1.



5N



0,18



0,39



0,39



0,39



2.



10 N



0,34



0,39



0,41



0,39



3.



15 N



0,48



0,39



0,38



0,38



4.



20 N



0,59



0,40



0,40



0,40



b. Pengurangan beban



F.



No



Beban



∆L (mm)



d1 (mm)



d2 (mm)



d3 (mm)



1.



20 N



0,60



0,40



0,39



0,40



2.



15 N



0,52



0,39



0,39



0,39



3.



10 N



0,40



0,37



0,36



0,36



4.



5N



0,25



0,36



0,39



0,36



ANALISIS DATA



a. Penambahan beban 1. A1



Tegangan =



d12



= .3,14.(0,39 × 10-3)2 = 0,785(0,1521 × 10-6) = 0,11940 × 10-6 m2 A2



=



d22



= .3,14.(0,39 × 10-3)2 = 0,785(0,1521 × 10-6) = 0,11940 × 10-6 m2



A3



=



d32



= .3,14.(0,39 × 10-3)2 = 0,785(0,1521 × 10-6) = 0,11940 × 10-6 m2 A4



=



d42



= .3,14.(0,39 × 10-3)2 = 0,785(0,1521 × 10-6)



= 0,11940 × 10-6 m2



A ratarata = =



= = 0,12095 × 10-6 m2 F1



m1 × g



=



= 0,5



kg × 9,8 m∕s2



= 4,9 N F2



= m2 × g = 1 kg × 9,8 m∕s2 = 9,8 N



F3



= m3 × g = 1,5 kg × 9,8 m/s2 = 14,7 N



F4



= m4 × g = 2 kg × 9,8 m/s2 = 19,6 N



T1



= = = 40,51 × 106 N/m2



T2



=



= = 81,03 × 106 N/m2 T3



=



=



= 121,54 N/m2 T4



= =



= 162,05 N/m2 2.



Regangan ( e )



=



e1



= = 0,6 × 10-1 =0,06



=



e2



= = 1,13 × 10-1 =0,113



=



e3



= = 1,6 × 10-1 =0,16



=



e4



= = 1,97 × 10-1 =0,197



3. E1



Modulus Young



=



= = 675,2 × 106 N/m2



=



E2



= = 717,1 × 106 N/m2



=



E3



= = 759,6 × 106 N/m2



= s



E4



= = 822,6 × 106 N/m2



E rerata = =



= = = 743,625 × 106 N/m2



Tabel data percobaan No



Beban



A(m2)



T(N/m2)



e



E(N/m2)



1.



5N



0,11940×10-6



40,51×106



0,06



675,2×106



2.



10 N



0,11940×10-6



81,03×106



0,113



717,1×106



3.



15 N



0,11940×10-6



121,54×106



0,16



759,6×106



4.



20 N



0,11940×10-6



162,05×106



0,197



822,6×106



Standar Deviasi



E= = = = = = 31,46 × N/m2 Ketidakpastian Modulus Young E = E ratarata E Max E = E rerata + E = 743,625 + 31,46 = 775,085 × 106 N/m2 Min E = E rerata - E = 743,625 - 31,46 = 712,165 × 106 N/m2 Persentasi Error % Error = x 100 % = x 100 % = 4,2 %



b. Pengurangan beban 1. A1



Tegangan =



d12



= . 3,14.(0,40 )2 = 0,785.(0,40 )2 = 0,1256 m2 A2



=



d22



= . 3,14.(0,39 )2 = 0,785.(0,1521 ) = 0,11940 m2



A3



= d32 = . 3,14.(0,37 )2 = 0,785.(0,1369 ) = 0,1075 m2



A4



= d4 2 = . 3,14.(0,36 )2 = 0,785.(0,1296 ) = 0,1017 m2



Aratarata = = =



= 0,11355 m2 F1



= m1 = 2 kg = 19,6 N



F2



= m2 = 1,5 kg = 14,7



F3



N



= m3 = 1 kg = 9,8 N



F4



= m4 = 0,5 kg = 4,9 N



T1



=



= = 172,61 × 106 N/m2 T2



=



= = 129,46 × 106 N/m2 T3



=



= = 86,31 N/m2 T4



= =



= 43,15 N/m2 2.



Regangan ( e )



=



e1



= = 2 × 10-1 =0,2



=



e2



= = 1,73 × 10-1 =0,173



=



e3



= = 1,33× 10-1 =0,133



=



e4



= = 0,83 × 10-1 =0,083



3.



Modulus Young



=



E1



= = 863,05 × 106 N/m2



=



E2



= = 748,32 × 106 N/m2



=



E3



= = 648,95× 106 N/m2



=



E4



= = 519,88 × 106 N/m2



E rerata = =



= = = 695,05 × 106 N/m2



Tabel data percobaan No



Beban



A(m2)



T(N/m2)



e



E(N/m2)



1.



20N



0,1256×10-6



172,61×106



0,2



863,05×106



2.



15 N



0,11940×10-6



129,46×106



0,173



748,32×106



3.



10 N



0,1075×10-6



86,31×106



0,133



648,95×106



4.



5N



0,1017×10-6



43,15×106



0,083



519,88×106



Standar Deviasi E= = = = = = 72,96 × N/m2 Ketidakpastian Modulus Young E = E ratarata E Max E = E rerata + E = 695,05 + 72,96 = 768,01 × 106 N/m2 Min E = E rerata - E = 695,05 – 72,96 = 622,09 × 106 N/m2 Persentasi Error % Error = x 100 % = x 100 % = 10,5 %



G.



PEMBAHASAN Pada Praktikum kali ini membahas mengenai modulus young,yang bertujuan



untuk memahami sifat elastisitas bahan dan menentukan modulus young dari logam dengan cara lenturan. Pada praktikum ini berorientasi pada sifat elastisitas. Sifat elastisitas adalah sifat dimana benda kembali pada ukuran dan bentuk awalnya. Ketika gaya-gaya yang mengubah bentuknya dihilangkan sifat elastisitas memiliki batas



elastis,yaitu



batas



suatu



benda



untuk



kembali



ke



bentuk



semula(mendeformasikan). Bila melewati batas ini, benda tidak akan kembali ke keadaan semula secara sempurna. Untuk memahami sifat elastisitas,pada praktikum kali ini digunakan kawat berbahan nikel dan digantungkan beban pada kawat tersebut. Hasil dari praktikumyang telah dilakukan adalah semakin berat massa beban yang digantungkan,maka semakin pendek dan semakin kecil diameter pada kawat tersebut. Tetapi pada teorinya bahwa semakin berat massa beban yang digantungkan,maka semakin panjang serta semakin kecil diameter pada kawat tersebut. Sebaliknya semakin kecil massa beban yang digantungkan,maka semakin pendek dan semakin besar diameter pada kawat tersebut. Dalam menentukan modulus young,diperlukantegangan dan regangan. Dalam praktikum kali ini didapatkan nilai tegangna yaitu 40,51 N/m2,81,03 N/m2,121,54 N/m2,162,05 N/m2 ini data penambahan beban. Data pengurangan beban didapatkan nilai tegangan yaitu 172,61 N/m2,129,54 N/m2,86,31 N/m2,43,15 N/m2. Pada regangan didapatkan nilai dalam data penambahan beban yaitu 0,06,0,113,0,16,0,197 sedangkan pada pengurangan beban didapatkan nilai yaitu 0,2,0,173,0,133,0,083. Dari data-data tersebut dapat ditentukan nilai modulus young,dimana modulus youngmerupakan perbandingan tegangan dan regangan benda. Sehingga hasil modulus young untuk penambahan beban yaitu 675,2 N/m2,717,1 N/m2,759,6 N/m2,822,6 N/m2 . Hasil pengurangan beban yaitu 863,05 N/m2,748,32 N/m2,648,95 N/m2,519,88 N/m2. Praktikum ini memiliki nilai kesalahan percobaan untuk penambahan beban sebesar 4,2% dan pengurangan beban sebesar 10,5%.