I. ACARA II : Modulus Elastisitas
II. HARI/TANGGAL : Selasa, 24 Oktober 2017
III. TUJUAN :
- Memahami hukum Hooke.
- 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 ).
V. ALAT DAN BAHAN
A. Alat
- Unit alat modulus Elastis : 1 Buah
- Mikrometer : 1 Buah
- Neraca air : 1 Buah
- Anak Timbangan : 1 Buah
B. Bahan
- Kawat Logam : 2500 mm
VI. CARA KERJA
A. Secara Teoritis.
- Memasangkan kawat pada tempatnya.
- Memutar mikrometer hingga neraca air horizontal (tanpa beban), dan mencatat kedudukannya baik-baik.
- Memasang beban 50 gram, kemudian memutarlah mikrometer hingga neraca air horizontal dan mencatat kedudukannya baik-baik.
- Mengulangi langkah nomor 3 dengan menambah beban sehingga menjadi 100 gram, 150 gram, 200 gram, dan 250 gram.
- Mengulangi langkah nomor 3 dan 4 berturut-turut mulai dari beban 250 gram, 200 gram, 150 gram, 100 gram, 50 gram, dan 0 gram.
- 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.
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.
IX. KESIMPULAN
Dari praktikum yang telah kita laksanakan dan berdasarkan data yang kita peroleh dapat disimpulkan bahwa :
- Semakin berat beban yang diletakkan pada anak timbangan maka akan semakin besar elastisitas pada kawat karena tegangan pada kawat akan semakin besar.
- Setiap benda memiliki besaran elastisitas yang berbeda-beda.
- Besarnya modulus elastisitas sebuah benda dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : panjang kawat, jenis bahan, berat beban, dan juga gravitasi.
- Dalam melakukan pratikum memahami cara kerja sangat penting karena akan menentukan cara kita saat melakukan praktikum agar data yang kita peroleh tidak salah.
- 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.