Home >Documents >Laporan Modulus Young

Laporan Modulus Young

Date post:25-Nov-2015
Category:
View:723 times
Download:37 times
Share this document with a friend
Transcript:

MODULUS YOUNG(M.1)

I. TUJUAN DAN OBYEK PERCOBAANAdapun tujuan praktikum ini, yaitu :

Untuk menentukan elastisitas dari bahan besi, kayu, dan kuningan. Untuk menentukan Modulus Young suatu bahan yaitu besi, kayu, dan kuningan. Untuk menyelesaikan soal-soal sehubungan dengan penerapan Modulus Young.Obyek percobaan yang digunakan dalam percobaan ini adalah batang besi, kayu, dan kuningan.II. TINJAUAN TEORI2.1 Modulus Young

Modulus Young adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Modulus Young sering juga disebut sebagai modulus elastisitas atau modulus perenggangan. Modulus Young adalah penyerongan dari kurva tegangan dan regangan. Kurva tegangan dan regangan sering kali tidak berbentuk garis lurus, yang menandakan bahwa terjadinya perubahan pada besar regangan dari suatu benda. Berikut ini adalah contoh kurva yang menunjukkan Modulus Young :

Material yang kaku, seperti besi, memiliki modulus young yang besar. Umumnya Fiber juga memiliki modulus young yang besar dan memiliki nilai elastomer yang kecil. Modulus Young dapat juga dituliskan sebagai berikut :

Jika ada benda yang bersifat elastis dengan panjang tertentu kemudian ditarik dengan gaya tertentu yang mengakibatkan pertambahan panjang benda tersebut maka berlaku hubungan :

Dimana :

L0= Panjang mula-mula (m)d = Diameter lingkaran (m)L = Pertambahan panjang (m) r = Jari-jari lingkaran (m) A = Luas penampang (m2)2.1.1 Tegangan (Stress)

Tegangan merupakan gaya per unit luas dari material yang menerima gaya tersebut.

Dimana :F= Gaya (N) A= Luas Penampang (m2)Unit dari tegangan adalah sama dengan tekanan yang dialami oleh suatu material. Kita dapat menggunakan Pascal (Pa) untuk menguraikannya sebagai unit dari tegangan. Dalam literatur polimer, tegangan sering kali ditampilkan dalam satuan Psi (Pounds per square inch) dimana 1 Mpa = 145 Psi.

2.1.2 Regangan (Strain)Regangan adalah merupakan ukuran perubahan dari panjang dari suatu material. Ketegangan biasanya ditampilkan dengan dua cara : Elongation

Extension Ratio

Dimana :L0= Panjang mula-mula (m)L= Panjang akhir (m)

Pada kurva dapat dilihat bahwa, tegangan yang ditampilkan dengan elongation. Kurva stress dan strain merupakan ukuran dengan alat yang digunakan dalam percobaan tegangan benda. Dapat dilihat bahwa pada saat terjadi perpanjangan regangan pada material, maka akan terjadi patahnya material. Bila gaya diberikan pada balok tersebut memberikan tegangan tarik, maka balok tersebut juga mengalami perubahan bentuk yang disebut regangan.

Lo

(L

F

F

L

Regangan tarik = Dimana :L0 = Panjang mula-mula (m)

L= Panjang akhir (m)

L= Pertambahan panjang (m)Regangan tekan dapat didefinisikan dengan cara sama, dengan (L sebagai pengurangan panjang. Terjadinya regangan dikarenakan tekanan hidrostatis disebut regangan volume :

Dimana :V= Volume benda (m3)

V= Pertambahan volume benda (m3)

2.2 Elastisitas dan PlastisitasHubungan antara setiap jenis tegangan dengan regangan yang bersangkutan penting peranannnya dalam cabang fisika yang disebut teori elastisitas pada ilmu kekuatan bahan di bidang engineering. Apabila suatu jenis tegangan dilukiskan grafiknya terhadap regangannya, ternyata bahwa diagram tegangan dan regangan yang kita peroleh berbeda-beda bentuknya menurut jenis bahannya. Dua bahan yang termasuk jenis bahan yang sangat penting dalam ilmu dan teknologi dewasa ini ialah logam dan karet yang divulkanisir.

Di bagian awal kurva (sampai regangan yang kurang dari 1%), tegangan dan regangan adalah proporsional sampai titik a (batas proporsionalnya) tercapai. Hubungan proporsional antara tegangan dan regangan dalam daerah ini disebut Hukum Hooke. Mulai a sampai b tegangan dan regangan tidak proporsional, tetapi walaupun demikian, bila beban ditiadakan di sembarang titik antara 0 dan b, kurva akan menelusuri jejaknya kembali dan bahan yang bersangkutan akan kembali kepada panjang awalnya. Maka dikatakanlah bahwa dalam daerah 0 dan b, bahan itu elastis atau memperlihatkan sifat elastis dan titik b dinamakan batas elastis.

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 :Tabel 2.2.1 Nilai Modulus Young Pada Beberapa Benda

No.Jenis BendaModulus Young ( E )

(N/m2)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.Aluminium

Baja

Besi

Beton

Nikel

Tembaga

Besi tuang

Kuningan

Granit7,0 x 101020 x 101021 x 10102,3 x 101021 x 101011 x 101010 x 101010 x 10104,5 x 1010

2.3 Hukum Hooke

Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah benda. Besarnya gaya Hooke ini secara proporsional akan berbanding lurus dengan jarak pergerakan benda dari posisi normalnya. Robert Hooke pada tahun 1676, mengusulkan suatu hukum fisika menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastik yang dikenai oleh suatu gaya. Menurut Hooke, pertambahan panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada benda. Besar gaya pemulih F berbanding lurus dengan simpangan x dari benda yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0).

Secara matematis, Hukum Hooke dapat ditulis sebagai berikut :F = - k x Dimana :F= Gaya yang bekerja (N)k = Konstanta gaya (N/m)x= Pertambahan panjang (m)

Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah yang berlawanan dengan simpangan x. Ketika benda ditarik ke kanan maka x bernilai positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah). Sebaliknya jika benda ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan. Pernyataan ini dikemukakan oleh Robert Hooke yaitu, jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis benda, pertambahan panjang benda berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya.

III. ALAT DAN BAHAN

1. Dua batang penyangga bahan2. Cermin skala

3. Beban digantung dengan jarum penunjuk

4. Beban pemberat :a. 1 kg, 5 buah, satu dengan kail dan kawat penunjuk

b. 0,5 kg, 4 buah, satu dengan kail dan kawat penunjuk

c. 50 gr, 4 buah, satu dengan kail dan kawat penunjuk

5. Jangka sorong

6. Batang kayu, besi, dan kuningan masing-masing satu batang7. Kertas Milimeter BlockIV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Jarak antara ujung-ujung kedua penyangga diukur sebagai L.

2. Batang diletakkan di atas penyangga dengan beban digantung di tengah-tengah.

3. Diperiksakan dahulu kepada pembimbing.

4. Beban ditimbang berturut-turut secara teratur masing-masing :

a. 1 kg untuk batang besi sampai 5 kg.

b. 0,5 kg untuk batang kuningan sampai 2 kg.

c. 50 gram untuk batang kayu sampai 200 gram.

5. Setelah dicapai beban maksimum, beban dikurangi satu persatu dan dicatat kedudukan kawat penunjuk.V. HASIL PENGAMATAN5.1 Pengukuran jarak antara kedua ujung penyangga (L)Tabel 5.1 Pengukuran jarak kedua penyangga No.Pengukuran Ke -Hasil Pengukuran (cm)

1.I98

2.II98

3.III98

4.IV98

5.V98

5.2 Hasil Pengamatan Besi

L0 besi

= 100 cm = 1 m

d besi

= 1 cm = 0,01 mTabel 5.2.1 saat penambahan beban pada batang besi

Massa/Beban (kg)Ukuran Panjang Saat Beban Ditambahkan (mm)L

IIIIIIIVV

11111151

21,41,41,31,41,46,91.38

31,81,71,81,71,78,71,74

42221,929,91,98

52,42,42,42,42,4122,4

Tabel 5.2.2 saat pengurangan beban pada batang besiMassa/Beban (kg)Ukuran Panjang Saat Beban Dikurangkan (mm)L

IIIIIIIVV

11,61,61,61,61,57,91,58

21,41,31,21,21,26,31,26

31,31,31,11,21,161,2

41111151

50,80,80,70,70,73,70,74

5.3 Hasil Pengamatan Kayu

L0 kayu

= 100 cm = 1 m

Lebar kayu = 2 cm = 0,02 m

Tinggi kayu = 1 cm = 0,01 mTabel 5.3.1 saat penambahan beban pada kayuMassa/Beban (gram)Ukuran Panjang Saat Beban Ditambahkan (mm)L

IIIIIIIVV

501,41,2111,25,81,16

1001,41,31,21,21,46,51,3

1501,41,41,21,31,46,71,34

2001,61,41,61,41,27,21,44

Tabel 5.3.2 saat pengurangan beban pada kayuMassa/Beban

(gram)Ukuran Panjang Saat BebanDikurangkan (mm)L

IIIIIIIVV

501,41,21,41,21,36,51,3

1001,41,21,41,21,26,41,28

15010,8110,84,60,92

2000,80,60,80,60,63,40,68

5.4 Hasil Pengamatan Kuningan

L0 kuningan = 151 cm = 1,51 m

d kuningan

= 1 cm = 0,01 mTabel 5.4.1 saat penambahan beban pada kuningan

Massa/Beban (kg)Ukuran Panjang Saat Beban Ditambahkan (mm)L

IIIIIIIVV

13,23,82,82,62,6153

23,43,83,83,8418,83,76

34,44,54,64,44,622,54,5

44,84,74,84,8524,14,82

5 66,26,26,4630,86,16

Tabel 5.4.2 saat pengurangan beban pada kuningan

Massa/Beban (kg)Ukuran Panjang Saat BebanDikurangkan (mm)L

IIIIIIIVV

15,25,45,45,55,426,95,38

25,24,84,84,64,824,24,84

34,44,64,24,4421,64,32

43,63,23,43,63,617,43,48

53,23,22,82,62,2142,8

VI. ANALISA / PENGOLAHAN DATA6.1 Ralat

a. Modulus Young pada Besi Penambahan panjang pada batang besiY

Y -

1,27x 1082,11 x 108-0,84 x 1080,7056 x 1016

1,85x1082,11 x 108-0,26 x 1080,0676 x 1016

2,2 x 1082,11 x 1080,09 x 1080,0081 x 1016

2,57 x 1082,11 x 1080,47 x 1080,2209 x 1016

2,65 x 1082,11 x 1080,54 x 1080,2916 x 1016

= 1,2938 x 1016

Ralat nisbi

Ralat Keb