Modulus Young (Laporan Fisika Dasar)
Postingan ini diperbarui 25 Agustus 2021
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di Indonesia banyak kita jumpai jembatan. Baik jembatan kayu, besi, atau dari bahan yang lainnya. Saat jembatan tersebut dilewati banyak manusia, kendaraan, atau beban yang berada di tengah-tengah jembatan, maka jembatan akan melengkung meskipun sedikit.
Dan ketika jembatan tidak ada yang melewati, maka akan kembali ke semula. Peristiwa tersebut berhubungan dengan modulus young adalah melengkungnya sebuah penggaris jika di tengah-tengah penggaris diberikan beban. Dimana dalam peristiwa diatas kita dapat menghitung atau menentukan elastisitas dari suatu bahan.
Modulus young adalah ukuran kekakuan suatu bahan elastis yang merupakan ciri dari suatu bahan. Modulus young sebagai rasio tegangan dalam sistem koordinat kartesius terhadap regangan sepanjang aksis pada jangkuan tegangan dimana hukum hooke berlaku. Nilai modulus young bisa diperoleh dalam eksperimen menggunakan uji kekuatan tarik dari suatu bahan.
Modulus young juga adalah penggambaran modulus elastis yang paling umum. 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 keaadaan awalnya setelah tegangan tersebut dihilangkan. Berdasarkan latar belakang tersebut maka dilaksanakan praktikum tentang modulus young.
1.2 Tujuan Praktikum
Adapun tujuan praktikum modulus young ini dilaksanakan adalah sebagai berikut :
- Menentukan sifat elastisitas bahan di bawah pengaruh tarikan.
- Menentukan modulus young bahan.
Baca juga: Alat-alat Pengukuran Praktikum Fisika Dasar
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Hukum Hooke
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 (Anwar, 2008).
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).
2.2 Elastisitas
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 (Anwar, 2008).
Jika luas penampang adalah A, maka tegangan tarik adalah F/A. Dimana panjang mula-mula adalah L_0, akibat gaya yang bekerja F sehingga batang tersebut bertambah panjang adalah L. Maka regangan tariknya adalah ∆L/L_0.
Pada elastis hubungan antara tegangan dan regangan, bentuk grafiknya linier serta didaerah ini berlaku hukum Hooke Modulus Young merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan. Dalam pelaksanaan praktikum ini ada bahan dan alat yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Kawat
Kawat adalah benda yang terbuat dari logam yang panjang dan lentur. Kawat merupakan benda penghantar listrik. Kawat mempunyai banyak bentuk dan ukuran. Kawat yang digunakan untuk menghantar listrik biasa dibungkus dengan kulit yang terbuat dari karet yang biasa disebut kabel.
2. Statif
Statif adalah alat yang berfungsi untuk menempatkan penjepit buret atau penyangga buret.
3. Mikrometer Sekrup
Alat ukur mikrometer sekrup ialah salah satu alat ukur yang bisa digunakan untuk mengukur panjang suatu benda dan mengukur tebal sebuah benda serta mengukur diameter luar sebuah benda dengan tingkat ketelitian mencapai 0.01.
4. Mistar atau Penggaris
Mistar adalah Alat ukur ini memiliki skala terkecil 1 mm atau 0,1 cm dan memiliki ketelitian pengukuran setengah dari skala terkecilnya yaitu 0,5 mm.
5. Timbangan Analitik
Timbangan atau neraca analitik adalah alat laboratorium yang digunakan untuk menimbang sejumlah bahan dalam ukuran miligram (sangat kecil bobotnya).
Baca juga: Kadar Air dan Berat Jenis Kayu Sengon (Laporan Fisika Dasar)
III. METODE PRAKTIKUM
3.1 Tempat dan Waktu
Adapun praktikum modulus young ini dilaksanakan di laboratorium THH (Teknologi Hasil Hutan) Jurusan kehutanan fakultas pertanian Universitas Palangka Raya tanggal 23 April 2018 pukul 15.00-17.00 WIB.
3.2 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah Kawat, Dua buah beban, Mistar, Statif, Timbangan Analitik, dan Mikrometer sekrup.
3.3 Cara Kerja
3.3.1 Percobaan I
- Menggantungkan sebuah kawat 15 cm pada sebuah statik.
- Mengukur panjang kawat yang akan ditentukan Modulus Youngnya, lalu mengukur menggunakan mistar.
- Menggantungkan beban pada seutas kawat yang digantungkan pada statik.
- Mencatat penambahan panjang oleh beban satu yang diberikan pada kawat setiap 3 menit.
3.3.2 Percobaan II
- Menggantungkan kembali sebuah kawat 35 cm pada sebuah statik.
- Mengukur panjang kawat yang akan ditentukan Modulus Youngnya, lalu lalu mengukur menggunakan mistar.
- Menggantungkan beban pada seutas kawat yang digantungkan pada statik.
- Mencatat penambahan panjang oleh beban satu yang diberikan pada kawat setiap 3 menit.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kawat 15 cm
Adapun hasil yang diperoleh pada percobaan I praktikum ini adalah sebagai berikut:
Dalam tabel diatas pada kawat 1 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,958 Kg, 1,790 Kg, dan 2,148 Kg yang elastisitasnya yaitu 818,46 N/m^2, 736,67 N/m^2, dan 649,57 N/m^2. Pada kawat 2 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,94189 Kg, 1,79893 Kg, dan 2,73182 Kg yang elastisitasnya yaitu 317,121 N/m^2, 1.537,538 N/m^2, dan 1.124,185 N/m^2.
Pada kawat 3 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,88297 Kg, 1,58733 Kg, dan 2,4766 Kg yang elastisitasnya yaitu 754,615 N/m^2, 534,454 N/m^2, dan 520,616 N/m^2. Dan yang terakhir pada kawat 4 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,9682 Kg, 1,84315 Kg, dan 2,81135 Kg yang elastisitasnya yaitu 827,461 N/m^2, 1.023,9 N/m^2, dan 946,575 N/m^2.
Pada hasil percobaan kawat yang panjangnya 15 cm nilai elastisitas yang tingg terdapat pada kawat 2 dan nilai elastisitas terendah terdapat pada kawat 3. Hal ini disebabkan karena elastisitas dipengaruhi besar kecilnya tegangan dan regangan. Tegangan didapatkan dari perbandingan antara gaya beban dengan luas penampang, sedangkan regangan didapatkan dari perbandingan antara selisih panjang kawat dengan panjang akhir kawat. Semakin besar tegangan dan semakin kecil regangan maka semakin besar nilai elastisitasnya, sedangkan semakin kecil tegangan dan semakin besar regangan maka semakin kecil nilai elastisitasnya (Soedojo, 2004 ).
Dalam tabel diatas rata-rata regangan kawat adalah 0,027 sedangkan rata-rata tegangan kawat adalah 19,942 dan nilai b dari tabel adalah -189,320 sedangkan nilai a adalah 25, 054 sehingga diperoleh persamaan Y= 20,51 + 37,5 X. Persamaan tersebut menunjukkan hubungan antara regangan (X) dengan tegangan (Y) artinya tegangan memiliki nilai yang lebih tinggi daripada nilai regangan. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke dimana elastisitas merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan sehingga membentuk nilai tegangan yang lebih tinggi daripada regangan maka nilai elastisitasnya tinggi sedangkan apabila nilai tegangan lebih rendah daripada regangan maka nilai elastisitasnya rendah.
4.2 Kawat 35 cm
Adapun hasil yang diperoleh dari pelaksanaan praktikum ini adalah sebagai berikut:
Dalam tabel diatas pada kawat 1 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,958 Kg, 1,790 Kg, dan 2,148 Kg yang elastisitasnya yaitu 1.863,40 N/m^2, 1.744,74 N/m^2, dan 1.785,38 N/m^2. Pada kawat 2 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,94189 Kg, 1,79893 Kg, dan 2,73182Kg yang elastisitasnya yaitu 747,5 N/m^2,1.175,764 N/m^2, dan 3.794,125 N/m^2. Pada kawat 3 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,88297 Kg, 1,58733 Kg, dan 2,4766 Kg yang elastisitasnya yaitu 1.226,25 N/m^2, 1.259,785 N/m^2, dan 1.250,772 N/m^2. Dan yang terakhir pada kawat 4 mempunyai 3 jenis beban yaitu 0,9682 Kg, 1,84315 Kg, dan 2,81135 Kg yang elastisitasnya yaitu 768,357 N/m^2, 1.204,588 N/m^2, dan 1.561,85 N/m^2.
Pada hasil percobaan kawat yang panjangnya 35 cm nilai elastisitas yang tingg terdapat pada kawat 1 dan nilai elastisitas terendah terdapat pada kawat 4. Hal ini disebabkan karena elastisitas dipengaruhi besar kecilnya tegangan dan regangan. Tegangan didapatkan dari perbandingan antara gaya beban dengan luas penampang, sedangkan regangan didapatkan dari perbandingan antara selisih panjang kawat dengan panjang akhir kawat. Semakin besar tegangan dan semakin kecil regangan maka semakin besar nilai elastisitasnya, sedangkan semakin kecil tegangan dan semakin besar regangan maka semakin kecil nilai elastisitasnya (Soedojo, 2004 ).
Dalam tabel diatas rata-rata regangan kawat adalah 0,015 sedangkan rata-rata tegangan kawat adalah 19,942 dan nilai b dari tabel adalah -37,5 sedangkan nilai a adalah 20,51 sehingga diperoleh persamaan Y= 20,51 + 37,5 X. Persamaan tersebut menunjukkan hubungan antara regangan (X) dengan tegangan (Y) artinya tegangan memiliki nilai yang lebih tinggi daripada nilai regangan. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke dimana elastisitas merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan sehingga membentuk nilai tegangan yang lebih tinggi daripada regangan maka nilai elastisitasnya tinggi sedangkan apabila nilai tegangan lebih rendah daripada regangan maka nilai elastisitasnya rendah (Bahtiar et al., 2010).
III. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari praktikum modulus young yang dilakukan adalah sebagai berikut:
- Sifat elastisitas kawat mempunyai tegangan kawat yang lebih tinggi daripada regangan kawat.
- Menentukan elastisitas kawat dipengaruhi jenis kawat, beban kawat, panjang kawat, tegangan kawat, dan regangan kawat.
5.2. Saran
Adapun saran dari praktikum ini adalah jenis kawat ini bisa digunakan lagi sebagai bahan praktikum untuk jenis praktikum lainnya seperti praktikum pengaruh asam dan basa terhadap kawat, penghantar arus listrik melalui kawat, dan sebagainya.
Baca juga: Mengenal Selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin
DAFTAR PUSTAKA
Anwar Budianto, A. B. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair dengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. In Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir (pp. 157-166).
Bahtiar, E. T., Nugroho, N., & Surjokusumo, S. 2010. Estimating Younga Modulus and Modulus of Rupture of Coconut Logs using Reconstruction Method. Civil Engineering Dimension, 12(2), 65-72.
Soedojo, P. 2004. Pengantar Sejarah dan Filsafat Ilmu Pengetahuan Alam.
Lamboris Pane