Laporan Praktikum Fisika Dasar I Acara II Modulus Young PDF

Preview

Summary

ACARA II MODULUS YOUNG A. PELAKSAAN PRAKTIKUM 1. Tujuan Praktikum a. Memahami sifat elastisitas bahan b. Menentukan Modulus Young dari logam dengan cara lenturan 2. Waktu Praktikum Senin, 08 Juni 2015 3. Tempat Praktikum Laboratorium Fisika Dasar Lantai II, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan A...

Description

ACARA II MODULUS YOUNG A. PELAKSAAN PRAKTIKUM 1. Tujuan Praktikum a. Memahami sifat elastisitas bahan b. Menentukan Modulus Young dari logam dengan cara lenturan 2. Waktu Praktikum Senin, 08 Juni 2015 3. 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. Perangkat Modulus Young yang dilengkapi dengan nonius b. Micrometer sekrup c. Mistar 30 cm 2. Bahan-bahabn praktium a. Seperangkat beban masing-masing 5 N b. Kawat dari tembaga dan dari nikel atau senar gitar

C. LANDASAN TEORI Tegangan (stress) pada sebuah benda didefinisikan sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Bila dua buah kawat dari bahan yang sama namun luas penampangnya berbeda-beda sama-sama diberikan gaya, maka kedua kawat tersebut mengalami tegangan yang berbeda pula, dimana kawat dengan penampang kecil akan mengalami tegangan yang besar dibandingkan dengan penampang yang lebih besar maka tegangannya lebih kecil. Tegangan diberikan smbol dengan ? atau dibaca dengan sigma. Secara matematis, tegangan dapat dirumuskan sebagai berikut:

? =

? ?

dengan ? merupakan tegangan, F merupakan besarnya gaya (N) dan A adalah luas penampang dari benda yang diukur tersebut (Joseph 1978 : 32). Regangan (Strain) adalah perubahan bentuk yang dialami oleh sebuah benda dimana dua buah gaya yang berlawanan arah (menjadi pusat benda) dikenakan pula pada ujung ujung benda. Makin besar tegangan suatu benda maka semakin besar pula regangannya, artinya perubahan panjang juga semakin besar. rengangan dan tegangan benda sangat diperhitungkan dalam menentukan ukuran jenis bahan penyangga jembatan gantung dan bangunan bertingkat. Regangan merupaan perbandingan antara perubahan panjang benda terhadap panjang mula-mula. Secara matematis, regangan dapat dirumuskan sebagai berikut :

e=

∆? ??

dengan e merupakan Regangan (Strain), ∆? adalah pertambahan panjang (m), dan Lo adalah panjang mula-mula benda tersebut (Tippler, 1998 : 8).

Selama gaya (F) yang bekerja pada benda elastis tidak melampaui batas elastisitas maka perbandingan antara tegangan (T) dengan regangan adalah konstan. Bilangan (konstanta) tersebut dinamakan dengan Modulus Young atau Modulus Elastisitas (E). Jadi Modulus Young adalah perbandingan antara tegangan yang dialami oleh suatu benda dengan regangannya. Secara matematis, Modulus Young (E) atau Modulus Elastis dapat di rumuskan sebagai berikut :

E=

? ? ?

∆? ?

dengan E adalah Modulus Young atau Modulus Elastis (? ? ? ? ), F adalah Gaya (N), Lo adalah panjang mula-mula ∆? adalah pertambahan panjang benda (m), dan A adalah luas

penampang (m2) benda (Zemansky, 2002 : 42).

D. PROSEDUR PERCOBAAN 1. Mengukur panjang mula-mula kawat dengan menarik kawat sampai lurus dan tegang 2. Memberikan beban awal pada kawat sehingga kawat menjadi lurus dan tegang

3. Mengukur diameter kawat menggunakan Mikrometer Sekrup dua kali pada tempat berbeda 4. Mengukur besarnya perubahan panjang dengan melihat pada jarum penunjuk 5. Menambahkan beban muai dari 5 N sampai dengan pada 25 N secara berturut-turut kepada kawat 6. Mengulangi pada percobaan 3 dan 4 untuk setiap penambahan beban 7. Mengulangi langkah 2 sampai 6 pada pengurangan beban dimana beban dikurangi dari 25 N sanpai 5 N secara berturut-turut 8. Mencatat hasil pengamatan pada table pengamatan, antara penambahan beban dan pengurangan beban dipisah

E. HASIL PENGAMATAN Panjang senar mula-mula (Lo) = 3,5x10-1 meter 1.

Tabel penambahan beban

No 1 2 3 4 5 2.

Beban (N) 5 10 15 20 25

∆? (m) 0,58 x 10-3 0,83 x 10-3 0,03 x 10-3 0,23 x 10-3 0,42 x 103

d2 (m) 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3

d1 (m) 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3

d2 (m) 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3

Tabel pengurangan beban

No 1 2 3 4 5

Beban (N) 5 10 15 20 25

∆? (m) 1,42 x 10-3 1,30 x 10-3 1,13 x 10-3 0,93 x 10-3 0,67 x 10-3

F. ANALISIS DATA 1.

d1 (m) 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3 0,32x10-3

Penambahan beban a.

Luas penampang (A) ?

A1 = π d2 ?

?

= (0,32 x 10-3)2 x 3,14 ?

= 0,785 (0,1024 x 10-6) = 0,08 x 10-6 = 8 x 10-8 m2 ?

A1 = π d2 ? ?

= (0,32 x 10-3)2 x 3,14 ? = 0,785 (0,1024 x 10-6) = 0,08 x 10-6 = 8 x 10-8 m2

A = = =

∑? ?

? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

-8

= 8 x 10 m2

b. Gaya yang bekerja (F) F1 = m1 x g = 0,5 kg x 10 ? ⁄? ? =5N

c. Tegangan (T) T1

?? =

=

?

?

? ? ? ? ? ?



= 0,625 x 108 = 6,25 x 107 ? ⁄? d. Regangan (e) e1

=

∆? ? ??

?

=

? ,? ? ? ? ? ? ? ? ,? ? ? ? ? ?

-2 = 0,165 x 10

= 1,65 x 10-3 e. Modulus Young (E) E1 =

?? ?? ? ,? ? ? ? ? ?

= ? ,? ? ? ? ? ? ?

= 3,78 x 1010 ? ⁄? E=

?

(? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) ?

=

(? ,? ? ? ? ,? ? ? ? ,? ? ? ? ,? ? ? ? ,? ? ) ? ? ? ? ?

=

? ? ,? ? ? ? ? ? ?

?

?

= 6,05 ? 10? ? ? ⁄?

?

f. Standar Deviasi (SD) SD = ? =? =

∑(? ? ? )? ???

? ,? ? ? ? ? ? ? ?? ?

? ,? ? ? ? ? ? ? ?

= 1,47 x 1010 g. Persentase Error % error =

?? ?

x 100%

? ,? ? ? ? ? ? ?

= ? ,? ? ? ? ? ? ? x 100% = 0,24 x 100% = 24 %

h. Tabel penambahan beban No

Beban (N)

1 2 3 4 5 ∑

5 10 15 20 25

i.

T (? ⁄? ? )

6,25 x 107 12,5 x 107 18,75 x 107 25x 107 31,25 x 107

e 1,65 x 10-3 2,37 x 10-3 2,94 x 10-3 3,51 x 10-3 4,06 x 10-3

E (? ⁄? ? )

3,78 x 1010 5,27 x 1010 6,38 x 1010 7,12 x 1010 7,69 x 1010 30,24 x 1010

E̅ ( ? ⁄? ? )

6,05 x 1010 6,05 x 1010 6,05 x 1010 6,05 x 1010 6,05 x 1010

(E-E̅ )2 ? ⁄? ? 5,15 x 1020 0,61 x 1020 0,11 x 1020 1,14 x 1020 1,64 x 1020 8,65 x 1020

Grafik hubungan antara penambahan beban (N) dan perubahan panjang (∆? )

m= =

∆?

∆?

? ? ? ? ?

? ? ? ? ?

= (? =

??? ?

,? ? ? ? ,? ? )? ? ? ? ? ??

? ,? ? ? ? ? ?

= 2,22 x 104 ? ⁄?

?

2.

Pengurangan beban a.

Luas penampang (A) ?

A1 = π d2 ?

?

= (0,32 x 10-3)2 x 3,14 ? = 0,785 (0,1024 x 10-6) = 0,08 x 10-6 = 8 x 10-8 m2 ?

A1 = π d2 ?

?

= (0,32 x 10-3)2 x 3,14 ? = 0,785 (0,1024 x 10-6) = 0,08 x 10-6 = 8 x 10-8 m2 A = = =

∑? ?

? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

-8

= 8 x 10 m2 b.

Gaya yang bekerja (F) F1 = m1 x g = 2,5 kg x 10 ? ⁄? ? = 25 N

c.

Tegangan (T) T1

?? =

=

?

??

? ? ? ? ? ?



= 0,625 x 108 = 6,25 x 107 ? ⁄?

?

d.

Regangan (e) e1

=

∆? ?

=

? ,? ? ? ? ? ? ?

??

? ,? ? ? ? ? ?

= 0,41 x 10-2 = 4,1 x 10-3 e.

Modulus Young (E) ?

E1 = ? ?

?

=

? ? ,? ? ? ? ? ? ? ,? ? ? ? ? ?

= 7,69 x 1010 ? ⁄? E=

f.

?

(? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) ?

=

(? ,? ? ? ? ,? ? ? ? ,? ? ? ? ,? ? ? ? ,? ? ) ? ? ? ? ?

=

? ? ,? ? ? ? ? ?

?

?

= 5,68 ? 10? ? ? ⁄?

?

Standar Deviasi (SD) SD = ? =? =

∑(? ? ? )? ???

? ,? ? ? ? ? ? ? ?? ?

? ,? ? ? ? ? ? ? ?

= 1,71 x 1010 g.

Persentase Error % error =

?? ?

x 100%

? ,? ? ? ? ? ? ?

= ? ,? ? ? ? ? ? ? x 100% = 0,30 x 100% = 30 %

h.

Tabel pengurangan beban

No

Beban (N)

1 2 3 4 5 ∑

5 10 15 20 25

i.

T (? ⁄? ? )

6,25 x 107 12,5 x 107 18,75 x 107 25x 107 31,25 x 107

E 1,65 x 10-3 2,37 x 10-3 2,94 x 10-3 3,51 x 10-3 4,06 x 10-3

E̅ ( ? ⁄? ? )

E (? ⁄? ? )

3,78 x 1010 5,27 x 1010 6,38 x 1010 7,12 x 1010 7,69 x 1010 30,24 x 1010

6,05 x 1010 6,05 x 1010 6,05 x 1010 6,05 x 1010 6,05 x 1010

(E-E̅ )2 ? ⁄? ? 5,15 x 1020 0,61 x 1020 0,11 x 1020 1,14 x 1020 1,64 x 1020 8,65 x 1020

Grafik hubungan antara pengurangan beban (N) dengan perubahan panjang (∆? )

m= =

∆?

∆?

? ? ? ? ?

? ? ? ? ?

= (? =

??? ??

,? ? ? ? ,? ? )? ? ? ? ? ??

? ,? ? ? ? ? ?

= 3,44 x 104 ? ⁄?

?

G. PEMBAHASAN Setelah dilakukan perhitungan dari terhadap beban, masing-masing didapatkan rata-rata pada penambahan beban adalah 6,05 x 1010 ? ⁄?

?

dan pada pengurangan beban

adalah 5,68 x 1010 ? ⁄? ? .

Perbedaan

yang dihasilkan dari penambahan maupun

pengurangan beban disebabkan karena adanya perbedaan perubahan panjang (∆? ) yang sekaligus menyebabkan perbedaan pada tegangan (T) dan regangannya (e) dari benda tersebut. Perbedaan ini juga disebabkan karena adanya perbedaan ketelitian dari praktikan dalam memperhatikan skala dalam alat ukurnya.

Berdasarkan hasil pengamatan dari percobaan yang dilakukan ternyata setiap penambahan beban maka menghasilkan perubahan panjang (∆? ) yang sangat besar pula. Begitupun dengan pengurangan beban, maka perubahan panjang (∆? ) menjadi kecil. Hal ini disebabkan karena adanya pengaruh gaya gravitasi bumi dengan massa beban atau adanya gaya yang mempengaruhi kekuatan dari beban tersebut. Perubahan panjang (∆? ) pada penambahan beban dan pengurangan beban berbeda karena pada penambahan beban terjadi inelastis lagi pada kawat menyebabkan kawat tidak mengalami perubahan ke bentuk semula sehingga pada pengurangan beban tidak mengalami perubahan panjang yang lebih besar.

Setiap beban memiliki tingkat ketegangan ( Stress ) dan densitas gaya masingmasing. Semakin banyak beban atau gaya yang diberikan pada kawat maka kawat akan bertambah panjang, begitupun dengan tegangan ( Stress ) dan tegangannya ( Strain ). Namun apabila luas penampangnya besar maka maka perubahan panjang (∆? ) dan tegangannyapun akan ikut menjadi kecil, dan sebaliknya apabila luas penampangnya (A) kecil maka tegangannnya akan besar.

Setelah dilakukan pengamatan bahwa diameter kawat tidak mengalami perubahan meskipun ditambah dengan beban hingga mencapai 25 N. setelah dilakukan perhitungan didapatkan standar deviasi yang dijadikan sebagai patokan untuk menentukan tingkat kesalahan dalam perhitungan , dan untuk penambahan beban didapatkan 1,47 x 1010 ? ⁄?

?

sedangkan pada pengurangan beban didapatkan 1,71 x 1010 ? ⁄? ? . Setelah

dilakukan pembagian antara standar deviasi (SD) dengan rata-rata didapatkan persentase

error atau besarnya kesalahan dalam penambahan beban adalah 24 % dan pada pengurangan beban adalah 30 %

H. KESIMPULAN 1. Kesimpulan a. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan rata-rata Modulus Young pada penambahan beban adalah 6,05 x 1010 ? ⁄? ? , dan pada pengurangan beban adalah

5,68 x 1010 ? ⁄? ? .

b. Senar gitar memiliki sifat elastis karena pada setiap penambahan beban maupun pengurangan beban, senar gitar mengalami perubahan panjang dan diameter. 2. Saran Dalam melakukan praktikum sebaiknya praktikan lebih teliti dan hati-hati dalam mengukur perubahan panjang dan diameter dari kawat agar dalam perhitungan tidak terjadi persentase error yang begitu besar.

DAFTAR PUSTAKA

Joseph, W. Kone. 1978. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga Tippler, A. Paul. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga Zemansky, Zears. 2005. Fisika Terapan Jilid I. Jakarta : Erlangga....