Laporan Praktikum Modulus Elastisitas

I. ACARA II         : Modulus Elastisitas

II. HARI/TANGGAL : Selasa, 24 Oktober 2017

III. TUJUAN :

1. Memahami hukum Hooke.
2. Dapat menentukan Modulus Elastisitas Young dari kawat logam.

IV. DASAR TEORI

     Modulus elastisitas merupakan kemampuan pengukuran benda untuk menahan perubahan bentuk atau lentur yang terjadi sampai dengan batas elastisnya. Semakin besar bebannya, semakin tinggi tegangan yang timbul dan semakin besar perubahan bentuk yang terjadi sampai batas elastis. Modulus elastisitas benda dapat dihitung melalui pemberian beban sebagai tegangan yang diberikan pada benda misalkan kayu dan kita  mengamati penunjukan oleh garis rambut  sebagai regangannya. Elastisitas adalah kemampuan suatu objek untuk kembali ke bentuk awalnya setelah suatu gaya eksternal (dari luar) yang diberikan sebelumnya berakhir. Jika benda tersebut tidak kembali ke bentuk semula setelah gaya dihentikan, benda tersebut dikatakan memiliki sifat plastis (Wardana Jaya Wisnu, 2014).

     Modulus elastisitas didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan dan regangan. Tegangan (σ) adalah besar gaya yang bekerja, dibagi dengan luas permukaan. Sedangkan regangan (ε) adalah perubahan bentuk akibat tegangan, diukur sebagai rasio perubahan dari sejumlah dimensi benda terhadap dimensi awal dimana perubahan terjadi. 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 terhadap pertambahan panjang pegas yang bernilai konstan. Sesuai dengan rumus yang dikemukakan oleh Robert Hooke dan dikenal dengan hukum hooke, yaitu sebagai berikut : 

T/f = k.f  = ∆z...............................................................persamaan (1)  

     Menurut Hooke, regangan sebanding dengan tegangannya,dimana yang dimaksud dengan regangan adalah presentasi perubahan dimensi. Tegangan adalah gaya-gaya yang merenggang persatuan luas penampang yang dikenainya. 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. Konstanta k atau perbandingan gaya terhadap perpanjangan disebaut konstanta gaya atau kekuatan pegas. Bilangannya sama dengan gaya yang diperlukan untuk menghasilkan perpanjangan satuan. Menentukan Modulus Young dari suatu bahan tidak terlepas dari sifat elastisitas suatu benda dan batas elastisnya. Elastisitas adalah sifat dimana benda kembali pada ukuran dan bentuk awalnya ketika gaya-gaya yang mengubah bentuknya dihilangkan. Batas elastis suatu benda adalah tegangan terkecil yang akan menghasilkan gangguan permanen pada benda. Ketika diberikan tegangan melebihi batas ini, benda tidak akan kembali persis seperti keadaan awalnya setelah tegangan tersebut dihilangkan ( Sulistyo Jati, 2016 ).

     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. Hubungan proporsional antara tegangan dan regangan dalam daerah ini sesuai dengan Hukum Hooke. Beliau menyatakan bahwa: “Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya.” ( Hw Asi, 2013 ).

Baca juga : Laporan Fisika Ayunan Matematis, Lengkap dengan perhitungannya

V. ALAT DAN BAHAN

A. Alat

1. Unit alat modulus Elastis : 1 Buah
2. Mikrometer         : 1 Buah
3. Neraca air         : 1 Buah
4. Anak Timbangan         : 1 Buah

B. Bahan 

1. Kawat Logam : 2500 mm

VI. CARA KERJA

A. Secara Teoritis.

1. Memasangkan kawat pada tempatnya.
2. Memutar mikrometer hingga neraca air horizontal (tanpa beban), dan mencatat kedudukannya baik-baik.
3. Memasang beban 50 gram, kemudian memutarlah mikrometer hingga neraca air horizontal dan mencatat kedudukannya baik-baik.
4. Mengulangi langkah nomor 3 dengan menambah beban sehingga menjadi 100 gram, 150 gram, 200 gram, dan 250 gram.
5. Mengulangi langkah nomor 3 dan 4 berturut-turut mulai dari beban 250 gram, 200 gram, 150 gram, 100 gram, 50 gram, dan 0 gram.
6. Mengukur diameter dan panjang kawat.

 

B. Secara Skematis.

1. Kawat pada tempatnya.

2. Diputar mikrometer hingga neraca air (tanpa beban), dan dicatat kedudukannya baik-baik.

3. Pasang beban 0 gram, kemudian putarlah mikrometer hingga neraca air horizontal dan dicatat kedudukannya baik-baik.

4. Pasang beban 50 gram, kemudian putarlah mikrometer hingga neraca air horizontal dan dicatat kedudukannya baik-baik.

5. Diulangi langkah nomor 4 dengan dilanjutkan dengan anak timbangan 100 gram, 150 gram, 200 gram, dan 250 gram.

6. Ulangi langkah nomor 4 dan 5 berturut-turut mulai dari beban 250 gram, 200 gram, 150 gram, 100 gram, 50 gram dan 0 gram.

Baca juga : Laporan Praktikum Termokopel, Lengkap dengan gambarnya !!!

VII. HASIL PENGAMATAN DAN HASIL PERHITUNGAN

A. Hasil Pengamatan

B. Hasil Perhitungan

Perhitungan Ralat

Perhitungan Gradien M, M1, dan M2

Garis utama melalui titik (50; -0,03) dan (100; 0,01)

Gradien Ralat

M+∆M=-0,0008+0,0016=0,0008  mm/kg

M-∆M=-0,0008-0,0016=-0,0024  mm/kg

Perhitungan Elastisitas (E)

Baca juga : Laporan Fisika Panas Lebur dan Panas Penguapan

VIII. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

     Pada praktikum kali ini kita membahas mengenai modulus elastisitas, yang bertujuan untuk memahami sifat elastisitas bahan dan menentukan modulus elastisitas young dari kawat logam. Sifat elastisitas adalah 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 ). 

     Dalam praktikum ini hal yang pertama kita lakukan adalah memahami dengan benar cara kerjanya baik secara teoritis maupun skematis karena hal ini akan mempengaruhi cara kita saat melakukan praktikum. Setelah memahaminya kita mulai melakukan pengukuran untuk pembelajaran namun datanya belum dicatat karena masih dalam tahap untuk mengetahui cara menggunakan alat ini, setelah mengetahui cara kerja alat ini barulah kita mulai menghitung dari beban 0 gr – 250 gr dan mencatat datanya. Dari praktikum kali ini didapatkan nilai ∆X ̅ adalah 3,22 mm, 3,19 mm, 3,23 mm, 3,92 mm, 3,95 mm, dan 4,00 mm, dan diketahui luas penampang kawat 0,196 mm². Didapat pula pertambahan kawat yaitu 0, 0,03 mm, 0,01 mm, 0,70 mm, 0,73 mm, dan 0,78 mm. Dari praktikum yang telah dilakukan praktikan juga mendapatkan hasil perhitungan gradien (M) sebesar 0,0008 mm/kg, M1 0,0028 mm/kg, M2 -0,0012 mm/kg dan ∆M 0,0016 mm/kg. Hasil dari perhitungan elastisitas (E) didapatkan hasil sebesar -159,439 N/mm2 serta ∆E sebesar 64 x 10-7 N/mm2, serta modulus elastisitas kawat di dapatkan hasil 3,189,59 x 10-4 N/mm2 dan 3,186,41 x 10-4 N/mm2. 

     Pada praktikum yang telah dilaksanakan kenapa berbeda jumlahnya padahal beban yang digunakan tetap beban yang sama, karena pengaruh dari elastisitas pada sebuah benda yang mempunyai besaran berbeda karena suatu beban yang berbeda dalam skema pengukurannya. Kenapa pada pengukuran tanpa beban mendapat nilai yang tinggi karena belum ada beban yang mempengaruhi kawat logam, bebannya juga tidak mengalami penurunan karena bebannya 0 gr sehingga hasil pengukurunnya tetap akan konstan (sama).

     Kendala-kendala pada praktikum ini adalah yang pertama pada saat penempatan gelembung ditengah banyak keraguan karena gelembung tersebut seperti sudah ditengah namun terlihat samar bergerak. Lalu yang kedua pada saat peletakan anak timbangan pada timbangannya susah diam dan sering bergerak karena peletakan anak timbangan.

Baca juga : Laporan Praktikum Microsoft Office Word, Lengkap dengan penjelasannya !!!

IX. KESIMPULAN

     Dari praktikum yang telah kita laksanakan dan berdasarkan data yang kita peroleh dapat disimpulkan bahwa :

1. Semakin berat beban yang diletakkan pada anak timbangan maka akan semakin besar elastisitas pada kawat karena tegangan pada kawat akan semakin besar.
2. Setiap benda memiliki besaran elastisitas yang berbeda-beda.
3. Besarnya modulus elastisitas sebuah benda dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : panjang kawat, jenis bahan, berat beban, dan juga gravitasi.
4. Dalam melakukan pratikum memahami cara kerja sangat penting karena akan menentukan cara kita saat melakukan praktikum agar data yang kita peroleh tidak salah.
5. Kendala pada praktikum modulus elastisitas ini praktikkan sulit menyeimbangkan timbangannya setelah diletakkannya anak timbangan dan pada saat pengamatan gelembung, gelembungnya sering bergerak. Karena anak timbangannya pun sudah diam jadi neraca airnya juga bergerak-gerak.

 

DAFTAR PUSTAKA

Hw, Asi. 2013. “Laporan Elastisitas”. http://asiihw.blogspot.co.id/2013/11/laporan-elastisitas.html. Diakses pada tanggal 26 Oktober 2017, pukul 15.00 WIB.

Sulistyo, Jati. 2016. “Modulus Elastisitas“. http://jatisulistyo.blogspot.co.id/2016/ 05/modulus-elastisitas. html. Diakses pada tanggal 26 Oktober 2017, pukul 16.00 WIB.

Wardana Jaya, Wisnu. 2014. “Laporan Praktikum Modulus Elastisitas“. http:// wisnujayawardana.wordpress.com/2014/03/11/laporan-praktikum-modulus elastisitas.html. Diakses pada 26 Oktober 2017. pukul  16.45 WIB.

Laporan Praktikum Ayunan Matematis

I. ACARA I         : Ayunan matematis

II. HARI, TANGGAL : Selasa, 17 Oktober 2017

III. TUJUAN :

1. Dapat memahami azas ayunan matematis dan getaran selaras.
2. Dapat memahami cara kerja gaya gravitasi bumi.
3. Dapat menentukan nilai percepatan gravitasi bumi di laboratorium.

IV. DASAR TEORI

     Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang mempunyai massa di alam semesta. Fisika modern mendeskripsikan gravitasi menggunakan Teori Relativitas Umum dari Einstein, namun hukum gravitasi universal Newton yang lebih sederhana merupakan hampiran yang cukup akurat dalam kebanyakan kasus. Sebagai contoh, bumi yang memiliki massa yang sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda-benda yang ada di bumi. Gaya gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada di luar angkasa, seperti bulan, meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelit buatan manusia.

     Periode (T), Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode atau waktu yang dibutuhkan benda untuk melakukan satu getaran secara lengkap. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut. Percepatan gravitasi bumi adalah percepatan yang dialami oleh benda karena beratnya sendiri. Berat benda adalah gaya terik bumi pada benda tersebut. Gaya ini disebut dengan gaya gravitasi yaitu gaya terik menarik antar dua buah masa atau lebih. Menurut hukum Newton tentang gravitasi, antara dua buah benda yang massanya m dan M, jarak antara pusat massanya r terdapat gaya tarik menarik yang besarnya :

G = 6,67 x 10-11 Nm-2 kg-2 ( konstanta gravitasi umum )

    Dengan menggunakan hukum II Newton, dan menganggap bumi sebagai bola berjejari R, akan diperoleh pecepatan gravitasi di permukaan bumi ( go ) adalah: Sedangkan percepatan gravitasi pada ketinggian h dari permukaan bumi adalah. Ayunan matematis merupakan suatu partikel massa yang tergantung pada suatu titik tetap pada seutas tali, di mana massa tali dapat diabaikan dan tali tidak dapat bertambah panjang. Dari gambar tersebut, terdapat sebuah beban bermassa m tergantung pada seutas kawat halus sepanjang l dan massanya dapat diabaikan. Apabila bandul itu bergerak vertikal dengan membentuk sudut θ, gaya pemulih bandul tersebut adalah m g sinθ. Secara matematis dapat dituliskan: F = m.g sin θ ( Muthi, 2013 ).

    Bandul matematis atau ayunan matematis setidaknya menjelaskan bagaimana suatu titik benda digantungkan pada suatu titk tetap dengan tali. Jika ayunan menyimpang sebesar sudut  terhadap garis vertikal maka gaya yang mengembalikan: Untuk θ dalam radial yaitu θ kecil maka sin θ = θ = s/1, dimana s = busur lintasan bola dan 1 = panjang tali, sehingga: F = -mgs/1. Harga l dan T dapat diukur pada pelaksanaan percobaan dengan bola logam yang cukup berat digantungkan dengan kawat yang sangat ringan ( Irawan, Ari, 2014 ). 

    Faktor yang mempengaruhi gravitasi Ada dua faktor yang mempengaruhi Gravitasi yaitu Variasi Temporal ( terhadap waktu ) dan Variasi Jarak ( spatial ). Variasi Berdasarkan Waktu ( Temporal ) adalah perubahan didalam percepatan gravitasi yang diamati terhadap waktu. Koreksi dari variasi ini yaitu : Koreksi Waktu. Kita harus membuat stasiun dasar dan dimulai pada hari itu juga untuk sebagai titk pertama. Pengaruh pasang surut berubah sangat lambat terhadap waktu. Instrumen Drift adalah perubahan percepatan yang diamati dan dipengaruhi oleh Gravimeter. Pengaruh pasang surut disebabkan oleh gaya tarik gravitasi antara matahari dan bulan.Variasi Berdasarkan Jarak ( Spatial ) Perubahan harga Gravitasi diamati tergantung ruang. Disini artinya, perubahan percepatan gravitasi terjadi dari satu tempat ke tempat lain seperti pengaruh geologi tetapi tidak berhubungan dengan geologi seperti pengaruh lintang, ketinggian, slab atau pertambahan massa, topografi dan bathimetri. Koreksi-koreksi dari variasi ini diantaranya : Koreksi Lintang, Koreksi Udara Bebas (Free Air Correction ), Koreksi Bouger,  Koreksi Terrain (Koreksi Medan), ( Faray, 2015 ).

Baca juga : Laporan Modulus Elastisitas

V. ALAT DAN BAHAN

A. Alat

1. Alat ayunan matematis : 1 Buah
2. Stopwatch : 1 Buah
3. Mistar gulung         : 1 Buah
4. Beban ayunan : 1 Buah
5. Busur         : 1 Buah

B. Bahan

1. Tali         : secukupnya

Baca juga : Laporan Praktikum Pengenalan AutoCAD (Draw), Lengkap dengan penjelasannya !!!

 

VI. CARA KERJA

A. Teoritis

1. Mentapkan kedudukan pencepit tali yang jaraknya sampai ke pangkal bola adalah 100 cm, 110 cm, 120 cm, 130 cm, 140 cm, 150 cm, 160 cm, 170 cm, 180 cm, 190 cm.
2. Menyimpangkan ayunan hinggau membentuk sudut pada kisaran 10o, kemudian lepaskan.
3. Mengukur waktu untuk 10 ayunan dengan menekan stopwatch pada saat melalui titik setimbangan.

 

B. Skematis

1. Ditetapkan kedudukan pencepit tali yang jaraknya sampai ke pangkal bola adalah 100 cm, 110 cm, 120 cm, 130 cm, 140 cm, 150 cm, 160 cm, 170 cm, 180 cm, 190 cm.

Gambar 1. Mengatus jarak ayunan matematis
(Sumber : Dokumen Pribadi)

2. Disimpangankan ayunan hingga membentuk sudut pada kisaran 10o, kemudian lepaskan.

Gambar 2. Melepaskan bola ayunan
(Sumber : Dokumen pribadi)

3. Diukurlah waktu untuk 10 ayunan dengan menekan stopwatch pada saat melalui titik setimbangnya.

Gambar 3. Mengukur lama ayunan
(Sumber : Dokumen pribadi)

Baca juga : Laporan Praktikum Penentuan Kadar Lemak, Lengkap dengan penjelasannya !!!

VII. HASIL PENGAMATAN 

A. Hasil Pengamatan

B. Hasil Perhitungan

C. Perhitungan Ralat (T1)

D. Hasil perhitungan ralat ( T2 )

Baca juga : Laporan Praktikum Motor Bakar (Sistem Pembakaran), Lengkap dengan penjelasannya !!!

VIII. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

     Pada praktikum kali ini kita melakukan pengamatan dan perhitungan tentang ayunan matematis. Hal yang pertama dilakukan adalah menghitung waktu dari sudut 100. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut. Dilakukan 10 kali periode dengan menggunakan panjang tali yang berbeda, yaitu 100 cm, 110 cm, 120 cm, 130 cm, 140 cm, 150 cm, 160 cm, 170 cm, 180 cm dan 190 cm.

     Dengan beban matematis ini, percepatan gravitasi (g) dapat ditentukan setelah diketahui berapa besarnya periode dimana periode berbanding terbalik dengan gravitasi (g). Pada percobaan ini, beban akan berayun-ayun apabila tali dimiringkan dengan sudut 100. Hal ini disebabkan karena adanya gaya yang besarnya sebanding dengan jarak dari suatu titik, sehingga selalu menuju titik keseimbangan. Benda melakukan getaran secara lengkap apabila benda mulai bergerak dari titik di mana benda tersebut dilepaskan dan kembali lagi ke titik tersebut.

    Pada ayunan matematis, alat yang digunakan harus siap pakai terutama stopwatch sehingga tidak macet pada saat stopwatch tersebut harus berhenti ketika ayunan dihentikan. Penggunaan panjang tali juga mempengaruhi untuk waktu yang diperlukan terhadap 10 kali ayunan.

Berdasarkan hasil yang telah dilakukan dalam percobaan ini, diketahui bahwa semakin pendek tali yang digunakan, maka waktu untuk 10 kali ayunan semakin kecil.

    Bahwa pengaruh panjang tali sangat menentukan banyak getaran yang dihasilkan oleh bandul. Semakin panjang tali maka semakin kecil getaran dan frekuensi yang dihasilkan, sedangkan periodenya semakin bertambah. Hal ini dikarenakan jika tali semakin panjang, maka akan sulit untuk bandul berayun sehingga bandul akan bergerak semakin lambat.

    Kendala-kendala yang kita alami yaitu kurang teliti saat mengukur derajat yang mulai tinggi menyebabkan sangat susah untuk dijangkau, karena sangat tinggi dan peralatan yang digunakan sangat sedeerhana. Pada saat pengukuran sudut ada kemungkinan pengukurannya berlebih dan mungkin juga kurang.

    Hal yang menyebabkan pengukurannya tidak sama yaitu faktor kurang ketelitian saat menghitung waktu dan mengukur sudut, saat mengukur di ketinggian yang tinggi sehingga menyebabkan data yang diperoleh tidak sama, bahkan ada yang selisihnya sangat jauh.

Baca juga : Laporan Panas Lebur dan Panas Penguapan

 

IX. KESIMPULAN

    Dari Praktikum yang kita telah laksanakan dan berdasrkan hasil pengamatan dapat disimpulkan bahwa:

1. Ayunan matematis adalah suatu titik benda yang digantungkan pada suatu titik tetap dengan tali.
2. Besar kecilnya nilai percepatan gravitasi tergantung pada panjang tali dan periode ayunan.
3. Besar sudut akan mempengaruhi ayunan karena adanya gaya yang besarnya sebanding dengan jarak dari suatu titik, sehingga selalu menuju titik keseimbangan.
4. Perhitungan percepatan gravitasi yang diperoleh menggunakan rumus  
5. Faktor kurang ketelitian saat menghitung waktu dan sudut yang menyebabkan perbedaan data yang kita peroleh.

 

DAFTAR PUSTAKA

Faray, 2015. “Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Gravitasi”. http://geofhyan. blogspot.com/2012/09/faktor-faktor-yang-mempengaruhi.html. Diakses pada tanggal 18 Oktober 2017, Pukul 16. 45 WIB.

Irawan, Ari, 2014. “Ayunan Matematis“. http://ari-irawan4.blogspot.co.id/2014/05/ ayunan-matematis.html. Diakses pada tanggal 18 Oktober 2017, Pukul 12.00 WIB.

Muthi , 2013. “Laporan Praktikum Fisika Ayunan Sederhana“. http://7pena berbicara.blogspot.com/2013/03/laporan-praktikum-fisika-ayunan_11.html. Diakses pada 17 Oktober 2017. Pukul  20.44 WIB