LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODULUS YOUNG

LAPORAN

PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Percobaan : E1

MODULUS YOUNG

Pelaksanaan Praktikum

Hari : Rabu                       Tanggal : 18 September 2017                 Jam ke : 5-6

(LOGO UNAIR)

Oleh :

Renza Anggieta Maharani Muslim (081711333082)

Kelompok 4 :

1.      Shekina Glory                         (081711333080)

2.      Fadhila Rizkia Nur Hidayati   (081711333081)

3.      Sofian Iramanda                     (081711333083)

Dosen Pembimbing   : Erwin Susanto, ST, M.Sc

Asisten Pembimbing : Ni’mayuha

LABORATORIUM FISIKA DASAR

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2017

A.        TUJUAN

Menentukan modulus young kawat tembaga. 

B.         DASAR TEORI

Modulus Young, juga dikenal sebagai modulus elastis adalah suatu ukuran bagaimana suatu materi atau struktur akan rusak dan berubah bentuk jika ditempatkan di bawah tegangan. Menurut wikipedia, Modulus Young adalah ukuran kekakuan suatu bahan isotropik elastis dan merupakan angka yang digunakan untuk mengkarakterisasi bahan. Modulus Young didefinisikan sebagai rasio dari tegangan sepanjang sumbu atas regangan sepanjang poros sumbu tersebut di mana hukum Hooke berlaku. Modulus Young adalah ukuran bagaimana sulitnya untuk memampatkan material, seperti baja. Mengukur tekanan dan biasanya dihitung dalam satuan pascal (Pa). Hal ini paling sering digunakan oleh fisikawan untuk menentukan tegangan yaitu pengukuran seberapa material, menanggapi tekanan, seperti terjepit atau diregangkan.

Modulus Young, E, dapat dihitung dengan membagi tegangan tarik oleh regangan tarik dalam batas elastisitas linier pada bagian dari kurva tegangan-regangan.

Elastisitas adalah kemampuan suatu material untuk kembali ke keadaan atau dimensi aslinya setelah beban, atau stres, dihilangkan. Regangan elastis adalah reversibel, yang berarti regangan akan hilang setelah tegangan tersebut dihilangkan dan material akan kembali ke keadaan semula. Bahan yang terkena tingkat stres yang intens dapat rusak ke titik di mana stres merubah bahan tersebut tidak akan kembali ke ukuran aslinya. Hal ini disebut sebagai deformasi plastis atau regangan plastis.

Kemampuan materi untuk menolak atau meneruskan tegangan adalah penting, dan sifat ini sering digunakan untuk menentukan apakah bahan tertentu cocok untuk tujuan tertentu. Sifat ini sering ditentukan di laboratorium, menggunakan teknik eksperimental yang dikenal sebagai uji tarik, yang biasanya dilakukan pada sampel bahan dengan bentuk dan dimensi tertentu. Modulus Young dikenal untuk berbagai bahan struktural, termasuk logam, kayu, kaca, karet, keramik, beton, dan plastik.

Modulus Young menggambarkan hubungan antara tegangan dan perubahan bentuk bahan. Stres atau tegangan didefinisikan sebagai gaya yang diterapkan tiap satuan luas, dengan satuan yang khas pound per square inch (psi) atau Newton per meter persegi – juga dikenal sebagai pascal (Pa). Regangan adalah suatu ukuran jumlah yang material berubah bentuk ketika tegangan diterapkan dan dihitung dengan mengukur jumlah deformasi di bawah kondisi stres, dibandingkan dengan dimensi aslinya. Modulus Young didasarkan pada elastisitas Hukum Hooke dan dapat dihitung dengan membagi stres dengan regangan.

Hukum Hooke berbunyi : “ Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjangnya akan sebanding dengan gaya tariknya”. Pernyataan ini dikemukakan oleh Robert Hooke.

Nilai Modulus Young hanya bergantung pada jenis benda, tidak tergantung pada ukuran atau bentuk benda. Adapun Modulus Young benda yang bisa digunakan adalah sebagai berikut:

No	Jenis Benda	Modulus Young ( E ) (N/m2)
1 2 3 4 5 6 7 8 9	Aluminium Baja Besi Beton Nikel Tembaga Besi tuang Kuningan Granit	7,0 x 1010 20 x 1010 21 x 1010 2,3 x 1010 21 x 1010 11 x 1010 10 x 1010 10 x 1010 4,5 x 1010

Jika sebuah benda dengan luas penampang sebesar (A), kemudian diberi gaya tekan, tarikatau lentur (N), maka benda tersebut akan menegang sebesar gaya (N) dibagi dengan luasan penampangnya (A). Perhatikan gambar berikut. Bila batang dengan panjang L ditarik hingga menjadi dua kali panjang semula, atau dengan kata lain, pertambahan panjang yang dialami sama dengan  panjang semula, sehingga

ΔL = L. ini berarti ε= ΔL / Lε=Lε =...........................................................(pers. 1)

    Jika persamaan 1 dimasukan kedalam hukum Hooke ε = σ / E, maka didapat 1 = σ / E Ini berarti σ = E Nah, sekarang terlihat berapa besarnya tegangan yang dibutuhkan   untuk meregangkan  sebuah  benda menjadi dua kali dari panjang semula, yaitu sebesar modulus elastisitasnya (dengan anggapan luas penampangnya tidak berubah) Jika hubungan tegangan dan regangan dibuat dalam bentuk grafik tersebut terletak dalam suatu garis lurus (linear) sehingga terdapat kesebandingan antara tegangan dan regangan seperti pada gambar dibawah ini.

Hubungan tegangan  – regangan seperti ini adalah linear, dimana regangan berbanding lurus dengan tegangannya, Bahan benda yang memiliki bentuk diagram tegangan-regangan seperti ini disebut bahan elastis linear, dimana bahannya memiliki modulus elastisitas yang konstan. Hukum Hooke berlaku dalam keadaan ini.  Namun dalam kenyataan, tidak selalu tegangan itu berbanding lurus dengan regangan, dimana apabila nilai dari tegangan dan regangan apabila dipetakan dalam bentuk titik-titik, maka tidak terbentuk hubungan linear didalamnya seperti pada gambar berikut ini. Hubungan tegangan– regangan seperti diatas adalah non-linear, dimana regangan tidak  berbanding lurus dengan tegangannya. Bahan benda yang memiliki bentuk diagram tegangan dimana setiap nilai tegangan dan regangan g terjadi dipetakan kedalamnya dalam bentuk titik-titik, maka titik-titik regangan seperti itu disebut bahan elastis non-linear, dimana bahannya tidak memiliki modulus elastisitas yang konstan. Hukum Hooke tidak berlaku dalam keadaan ini. Ada juga suatu keadaan hubungan tegangan-regangan dimana hubungan linearnya terjadi  pada nilai tegangan yang rendah (hukum Hooke berlaku) dan setelah nilai tegangannya naik maka hubungannya tidak linear lagi, sehingga hukum Hooke tidak berlaku, diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Setiap bahan memiliki elastisitas (kelenturan). Besarnya koefisien elastisitas bahan berbeda-beda. Keofisien elastisitas ini dinyatakan dengan modulus elastis. Menurut Hooke yang dimaksud dengan modulus elastic adalah perbandingan antara stress dengan strain yang bersangkutan selama masih ada batas elastisitasnya, dan besarnya selalu tetap untuk suatu bahan tertentu.

Ada tiga macam modulus elastis, yakni:

1.             Modulus Young

 

2.             Modulus Geser

 

3.             Modulus Bulk

 

Dengan ∆V = perubahan volume, V = volume mula-mula, P = tekanan hidrostatik, F = gaya, A = luas penampang, L = panjang mula-mula, ∆L atau ∆x = perubahan panjang.

ALAT DAN BAHAN

1.             Waterpass

2.             Sekrup pengatur waterpass

3.             Skala dasar dan skala pembantu (nonius)

4.             Beban-beban penggantung

5.             Mikrometer sekrup

6.             Kawat tembaga

7.             Mistar

D.        PROSEDUR

1.             Memperhatikan jenis kawat dan piranti percobaan.

2.             Mengukur jejari kawat dengan micrometer sekrup.

3.             Menggantung beban sedemikian hingga kedua kawat dalam keadaan lurus dan tegang.

4.             Mengatur pemutar sambil mengamati waterpass sedemikian hingga posisinya dalam keadaan benar – benar horizontal (gelembung udara dalam waterpass tepat di tengah).

5.             Membaca posisi noniusnya.

6.             Menambahkan beban 100 g pada salah satu ujung kawat, lalu mengatur kembali pemutarnya sedemikian sehingga posisinya horizontal lagi seperti semula.

7.             Membaca kembali posisi noniusnya.

8.             Menghitung selisih (∆𝐿) kedua pembacaan noniusnya.

9.             Mengulangi percobaan sebanyak 4 kali dengan menambah beban kelipatan 100 g setiap pengulangan.