Laporan Pratikum Fisika elastisitas perb

Laporan Pratikum Fisika Dasar

Elastisitas

Dosen Pembibing: Jumingin, S.Si

Disusun oleh: Kelompok 1

1. Gur Paradilla (14222054) 2. Hasbi Dzulhilmi (14222055) 3. Heni Fitriani (14222057) 4. Hoirunisa (14222059) 5. Iis meilatika Rahayu (14222061) 6. Ita Juwita (14222070) 7. Kartika Ayusari (14222073) 8. Leoni Agustina (14222079)

9.

Lia Afrilia (14222080)

Program Studi Tadris Biologi

Fakultas Tarbiyah dan Keguruan

Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang

2014

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Beberapa bahasan mengenai gaya, benda yang mengalami gaya dianggap tidak mengalami perubahan bentuk. Namun, kenyataannya setiap benda akan mengalami perubahan bentuk apabila diberikan gaya pada benda tersebut. Pada benda elastis, akan terjadi pertambahan panjang yang merupakan akibat dari adanya gaya yag bekerja pada benda tersebut. Benda ini berlaku hampir pada semua materi padat, tetapi hanya pada suatu batas tertentu. Apabila benda yang terjadi terlalu besar, maka benda pun akan meregang dengan sangat besar sehingga tidak menutup kemungkinan benda tersebut akan patah. Gaya luar yang dikerjakan pada benda tersebut mengkibatkan terjadinya perubahan bentuk benda (deformasi) yang tidak melebihi batas proporsional. Sedangkan pada benda plastis, jika benda tersebut diberi gaya maka akan mengalami pertambahan panjang dan jika gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan, maka benda tidak dapat kembali ke bentuk semula (Giancoli, 2000).

Sebenarnya dalam kehidupan kita sehari-hari, kita sering mempraktikan ilmu-ilmu fisika, baik yang sudah kita pelajari maupun yang belum kita pelajari. Namun seringnya kita tidak menyadari dan tidak paham akan hal itu. Sebagai contoh hal yang berhubungan dengan fisika yang sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari adalah sebuah karet gelang yang kita rentangkan, jika kita lepaskan akan kembali ke bentuknya semula. Itulah yang menandakan adanya sifat elastis benda yang kita kenal dengan keelastisitasan. Semua benda nyata, jika diberi gaya, akan berubah dibawah pengaruh gaya yang bekerja padanya. Perubahan bentuk atau volume tersebut ditentukan oleh gaya antarmolekulnya (Giancoli, 2000).

Untuk membedakan kedua jenis bahan benda antara benda elastis dan benda plastis , maka didefinisikan suatu sifat bahan yang disebut elastisitas. Jadi, elastisitas merupakan salah satu mekanik bahan yang dapat menunjukkan kekuatam, ketahanan, dan kekakuan bahan tersebut terhadap gaya luar yang

diterapkan pada bahan tersebut. Nilai keelastisitasan ini disebut juga modulus elastisitas.

B. Tujuan Pratikum

Adapun tujuan dalam praktikum kali ini mengenai Elastisitas yaitu sebagai berikut:

1. Memahami penggunaan hukum Hooke mengenai elastisitas pegas dari bahan baja.

2. Dapat menentukan konstanta pegas dari pegas dan membandingkan nilai konstanta yang diperoleh dari metode grafik dengan persamaan hukum Hooke.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA A. Elastisitas

Sifat elastis atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan. Seperti pada sebuah pegas yang digantungi dengan beban pada salah satu sisi ujungnya, akan kembali ke bentuk semula jika beban tersebut kita ambil kembali. Contoh lainnya adalah ketapel dan karet gelang jika kita rentangkan maka akan terjadi pertambahan panjang pada kedua benda tersebut, tapi jika gaya yang bekerja pada kedua benda tersebut dihilangkan, maka kedua benda tersebut akan kembali ke bentuk semula (Halliday, 2010).

Sebuah benda dapat dikatakan elastis sempurna jika gaya penyebab perubahan bentuk hilang maka benda akan kembali ke bentuk semula. Benda yang bersifat elastis sempurna yaitu mempunyai batas-batas deformasi yang disebut limit elastik sehingga jika melebihi dari limit elastik maka benda tidak akan kembali ke bentuk semula (Halliday, 2010).

Gambar 1. Pegas (Sumber: Kurniawati, 2013)

Benda yang tidak elastis adalah benda yang tidak kembali ke bentuk awalnya saat gaya dilepaskan, misalnya saja pada adonan kue. Bila kita menekan adonan kue, bentuknya akan berubah, tetapi saat gaya dilepaskan

dari adonan kue tersebut, maka adonan kue tidak dapat kembali ke bentuk semula (Priyambodo dan Bambang, 2009).

Menurut Halliday (2010), perbedaan antara sifat elastis dan plastis adalah pada tingkatan dalam besar atau kecilnya deformasi yang terjadi. Dalam pembahasan sifat elastic pada benda perlu diasumsikan bahwa benda-benda tersebut mempunyai sifatsifat berikut:

a. Homogen artinya setiap bagian benda mempunyai kerapatan yang sama. b. Isotropik artinya pada setiap titik pada benda mempunyai sifatsifat fisis

yang sama ke segala arah.

Deformasi pada benda akan menyebabkan perubahan bentuk tetapi tidak ada perubahan volume, dan benda yang.mengalami kompresi akan terjadi perubahan volume tetapi tidak terjadi deformasi. Nilai keelastisitasan ini disebut juga modulus elastisitas (Halliday, 2010).

B. Tegangan

Tegangan (stress) didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan oleh benda untuk kembali ke bentuk semula. Atau gaya F yang diberikan pada benda dibagi dengan luas penampang A tempat gaya tersebut bekerja. Tegangan dirumuskan oleh:

Tegangan= Gaya

Luas penampang atau σ= F A

tegangan merupakan sebuah besaran skalar dan memiliki satuan N/m² atau Pascal (Pa). F adalah gaya (N), dan A adalah luas penampang (m2) (Frederick, 2006).

Menurut Frederick (2006), selain itu, tegangan dapat dikelompokan menjadi:

1. Tegangan normal

Tegangan normal yaitu intensitas gaya normal per unit luasan. Tegangan normal dibedakan menjadi tegangan normal tekan atau kompresi dan tegangan normal tarik. Apabila gaya-gaya dikenakan pada ujung-ujung batang sedemikian rupa sehingga batang dalam kondisi tertarik,

maka terjadi tegangan tarik pada batang, jika batang dalam kondisi tertekan maka terjadi tegangan tekan .

2. Tegangan geser

Tegangan geser adalah gaya yang bekerja pada benda sejajar dengan penampang.

3. Tegangan volume

Tegangan volume adalah gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan terjadinya perubahan volume pada benda tersebut tetapi tidak menyebabkan bentuk benda berubah.

C. Regangan

Perubahan relatif dalam ukuran atau bentuk suatu benda karena pemakaian tegangan disebut regangan (strain). Regangan adalah suatu besaran yang tidak memiliki dimensi karena rumusnya yaitu meter per meter. Definisi regangan berdasarkan rumusnya adalah perubahan panjang ΔL dibagi dengan panjang awal benda L . Secara matematis dapat ditulis:

Regangan = pertambahan panjang

panjangmula−mula

atau

σ= ∆ L

Lo

bahan-bahan logam biasanya diklasifikasikan sebagai bahan liat (ductile) atau bahan rapuh (brittle). Bahan liat mempunyai gaya regangan (tensile strain) relatif besar sampai dengan titik kerusakan seperti baja atau aluminium. Sedangkan bahan rapuh mempunyai gaya regangan yang relatif kecil sampai dengan titik yang sama. Batas regangan 0,05 sering dipakai untuk garis pemisah diantara kedua kelas bahan ini. Besi cor dan beton merupakan contoh bahan rapuh (Frederick,2006).

D. Modulus Elastisitas

Menurut Frederick (2006), modulus elatisitas suatu benda dapat dihitung melalui pemberian beban sebagai tegangan yang diberikan pada benda tersebut dan mengamati penunjukan oleh garis rambut sebagai regangannya. Besar pelenturan (f) ditentukan melalui persamaan matematis sebagai berikut:

ƒ= BL

3

dari rumus pelenturan diatas dapat ditentukan persamaan matematis Modulus Elastisitasnya:

E= BL 3

4fbh3

Keterangan:

E = Modulus elastisitas B = berat beban (dyne)

L = Panjang batang antara dua tumpuan (cm) f = pelenturan (cm)

b = lebar batang (cm) h = tebal batang (cm)

E. Hukum Hooke

Menurut Hook regangan sebanding dengan teganggannya, dimana yang dimaksud dengan regangan ialah prosentase perubahan dimensi. Tegangan ialah gaya yang menegangkan persatuan luas penampakan yang dikenainya (Soedojo, 1999).

Menurut Soedojo (1999), kita kenal 3 macam regangan yakni regangan panjang, regangan volum, dan regangan sudut..

a. Regangan panjang

Dengan panajang semua sewaktu tiada regangan, lo,dan penambahan panjang ∆ akibat tegangan, regangannya diberika oleh ∆1/¿ lo, sedangkan jikalau luas penampakanya Adan gaya tegangan yang merenggang ialah W, maka tegangannya adalah W/A.

b. Regangan volum

Sudah tentu regangan volum yang dimaksud buakan penambahan volum melainkan pengerutan volum akibat penekanan.

c. Regangan sudut

Yang dimaksud dengan regangan sudut atau regangan luncuran sudut ialah deformasi, yakni perubahan bentuk yang berkaitan dengan sudut luncuran.

BAB III

METODOLOGI PRATIKUM A. Waktu dan Tempat

Pratikum Fisika Dasar 1 Tentang Elastisitas dilaksanakan pada hari sabtu 13 Desember 2014 pukul 16:00-18:00 WIB di laboratorium Fisika IAIN Raden Fatah Palembang.

B. Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum kali ini tentang Elastisitas adalah sebagai berikut:

1. mistar, sebagai alat untuk mengukur, 2. anak timbangan, sebagai beban, 3. pegas, sebagai objek,

4. statif atau penyangga, sebagai penyangga.

C. Cara kerja

Cara kerja dalam praktikum kali ini mengenai Elastisitas yaitu sebagai berikut.

1. Baca bismillah sebelum melakukan percobaan.

2. Pasang salah satu batang yang akan di uji dengan torsi yang tersedia. 3. Atur jarak kedua skala dan tempatkan jarum pada skala nol.

4. Hitunglah beban pada pegas dan catat hasilnya.

5. Ulangi percobaan tetpi berat beban nya di tambah dan ukur jarak diameternya.

6. Kemudian lakukan percobaan dengan cara parallel dan seri dengan beban yang sama.

7. Hitung dan catat hasil yang didapat dan masukkan hasil ke dalam table yang telah di buat.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil

Table 1. Susunan Pegas Biasa N

o Susunan massa

Beban

(kg)

Xo ∆ x k k2

1. m1 0,0547 0,14 0,05 10,94 119,68

2. m1 +¿ m2 0,1047 0,14 0,125 8,376 70,15 3. m1 +¿ m2 +¿

m3 0,1247 0,14 0,16 7,793 60,73

4. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,18 7,483 55,99 5. m1+m2+m3+m4+m5 0,1447 0,14 0,195 7,420 55,05 6. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,175 7,697 59,24

7. m1+m2+m3 0,1247 0,14 0,16 7,793 60,73

8. m1+m2 0,1047 0,14 0,13 8,054 64,86

9. m1 0,0547 0,14 0,05 10,94 119,68

∑∆ x=¿

1,22 ∑k=76,45 ∑k

2_=666,11

´

k =

∑

k

n = 76,456₉ = 8,495 n/m

´ k ¿ ¿ ¿2 k2

−n¿

∑

¿ ¿

∆ k=√¿

=

8,495 ¿ ¿ ¿2 666,11−9¿

¿ √¿

=

√

666,11−649,44 81

=

√

16,67

81

=

_√

0,206 = 0,454 n/m

Table 2. Susunan Pegas Seri N

o Susunan Massa

Beban

(Kg)

Xo ∆ x k k2

1. m1 0,0547 0,335 0,135 4,051 16,41

2. m1 +¿ m2 0,1047 0,335 0,275 3,807 14,50 3. m1 +¿ m2 +¿

m3 0,1247 0,335 0,34 3,667 13,44

4. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,335 0,37 3,640 13,25 5. m1+m2+m3+m4+m5 0,1447 0,335 0,405 3,572 12,75 6. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,335 0,375 3,592 12,90 7. m1+m2+m3 0,1247 0,335 0,345 3,614 13,06

8. m1+m2 0,1047 0,335 0,28 3,739 13,98

9. m1 0,0547 0,335 0,14 3,907 15,26

∑∆ x=¿∑k=76,4 5

´

k =

∑

k

n

= 33,589 9

= 3,732 N/m

´

k

¿ ¿ ¿2

k2−n¿

∑

¿ ¿

∆ k=√¿

=

3,732 ¿ ¿ ¿2 125,53−9¿

¿ √¿

=

√

125,53−125,34

81

=

√

0,19 81 =

√

0,0023 =0,0480 n/m

Table 3. Susunan Pegas Paralel N

o Susunan massa

Beban

(Kg)

Xo ∆ x k k2

1. m1 0,0547 0,14 0,015 36,466 1329,7

7 2. m1 +¿ m2 0,1047 0,14 0,045 23,266 3. m1 +¿ m2 +¿

m3 0,1247 0,14 0,06 20,783

4. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,075 17,96 5. m1+m2+m3+m4+m5 0,1447 0,14 0,08 18,087 6. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,07 19,242 7. m1+m2+m3 0,1247 0,14 0,065 19,184

8. m1+m2 0,1047 0,14 0,045 23,66

9. m1 0,0547 0,14 0,015 23,466

´

k =

∑

k

n = 215,114₉ = 23,90 n/m

´

k

¿ ¿ ¿2

k2

−n¿

∑

¿ ¿

=

23,90 ¿ ¿ ¿2 5.557,63−9¿

¿ √¿

=

√

5.557,63−1.142,42

81

=

√

4.415,21 81 =

_√

54,51 =7,39 N/m

Elastisitasnya:

E= BL 3

4fbh3

Keterangan:

E = Modulus elastisitas B = berat beban (dyne)

L = Panjang batang antara dua tumpuan (cm) f = pelenturan (cm)

b = lebar batang (cm) h = tebal batang (cm)

E. Hukum Hooke

Menurut Hook regangan sebanding dengan teganggannya, dimana yang dimaksud dengan regangan ialah prosentase perubahan dimensi. Tegangan ialah gaya yang menegangkan persatuan luas penampakan yang dikenainya (Soedojo, 1999).

Menurut Soedojo (1999), kita kenal 3 macam regangan yakni regangan panjang, regangan volum, dan regangan sudut..

a. Regangan panjang

Dengan panajang semua sewaktu tiada regangan, lo,dan penambahan panjang ∆ akibat tegangan, regangannya diberika oleh ∆1/¿ lo, sedangkan jikalau luas penampakanya Adan gaya tegangan yang merenggang ialah W, maka tegangannya adalah W/A.

b. Regangan volum

Sudah tentu regangan volum yang dimaksud buakan penambahan volum melainkan pengerutan volum akibat penekanan.

c. Regangan sudut

Yang dimaksud dengan regangan sudut atau regangan luncuran sudut ialah deformasi, yakni perubahan bentuk yang berkaitan dengan sudut luncuran.

BAB III

METODOLOGI PRATIKUM A. Waktu dan Tempat

Pratikum Fisika Dasar 1 Tentang Elastisitas dilaksanakan pada hari sabtu 13 Desember 2014 pukul 16:00-18:00 WIB di laboratorium Fisika IAIN Raden Fatah Palembang.

B. Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum kali ini tentang Elastisitas adalah sebagai berikut:

1. mistar, sebagai alat untuk mengukur, 2. anak timbangan, sebagai beban, 3. pegas, sebagai objek,

4. statif atau penyangga, sebagai penyangga.

C. Cara kerja

Cara kerja dalam praktikum kali ini mengenai Elastisitas yaitu sebagai berikut.

1. Baca bismillah sebelum melakukan percobaan.

2. Pasang salah satu batang yang akan di uji dengan torsi yang tersedia. 3. Atur jarak kedua skala dan tempatkan jarum pada skala nol.

4. Hitunglah beban pada pegas dan catat hasilnya.

5. Ulangi percobaan tetpi berat beban nya di tambah dan ukur jarak diameternya.

6. Kemudian lakukan percobaan dengan cara parallel dan seri dengan beban yang sama.

7. Hitung dan catat hasil yang didapat dan masukkan hasil ke dalam table yang telah di buat.

HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil

Table 1. Susunan Pegas Biasa N

o Susunan massa

Beban

(kg)

Xo ∆ x k k2

1. m1 0,0547 0,14 0,05 10,94 119,68

2. m1 +¿ m2 0,1047 0,14 0,125 8,376 70,15

3. m1 +¿ m2 +¿

m3 0,1247 0,14 0,16 7,793 60,73

4. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,18 7,483 55,99

5. m1+m2+m3+m4+m5 0,1447 0,14 0,195 7,420 55,05

6. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,175 7,697 59,24

7. m1+m2+m3 0,1247 0,14 0,16 7,793 60,73

8. m1+m2 0,1047 0,14 0,13 8,054 64,86

9. m1 0,0547 0,14 0,05 10,94 119,68

∑∆ x=¿

1,22 ∑k=76,45 ∑k

2_=666,11

´

k =

∑

k

n = 76,456₉ = 8,495 n/m

´

k

¿ ¿ ¿2

k2 −n¿

∑

¿ ¿

∆ k=√¿

=

8,495 ¿ ¿ ¿2 666,11−9¿

¿

√¿

=

√

666,11−649,44 81

=

√

16,67

81

=

_√

0,206 = 0,454 n/m

Table 2. Susunan Pegas Seri N

o Susunan Massa

Beban

(Kg)

Xo ∆ x k k2

1. m1 0,0547 0,335 0,135 4,051 16,41

2. m1 +¿ m2 0,1047 0,335 0,275 3,807 14,50

3. m1 +¿ m2 +¿

m3 0,1247 0,335 0,34 3,667 13,44

4. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,335 0,37 3,640 13,25

5. m1+m2+m3+m4+m5 0,1447 0,335 0,405 3,572 12,75

6. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,335 0,375 3,592 12,90

7. m1+m2+m3 0,1247 0,335 0,345 3,614 13,06

8. m1+m2 0,1047 0,335 0,28 3,739 13,98

9. m1 0,0547 0,335 0,14 3,907 15,26

∑∆ x=¿∑k=76,4 5

´

k =

∑

k

n

= 33,589 9

= 3,732 N/m ´

k

¿ ¿ ¿2

k2−n¿

∑

¿ ¿

∆ k=√¿

=

3,732 ¿ ¿ ¿2 125,53−9¿

¿

=

√

125,53−125,34

81

=

√

0,19 81 =

√

0,0023 =0,0480 n/m

Table 3. Susunan Pegas Paralel N

o Susunan massa

Beban

(Kg)

Xo ∆ x k k2

1. m1 0,0547 0,14 0,015 36,466 1329,7

7

2. m1 +¿ m2 0,1047 0,14 0,045 23,266

3. m1 +¿ m2 +¿

m3 0,1247 0,14 0,06 20,783

4. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,075 17,96

5. m1+m2+m3+m4+m5 0,1447 0,14 0,08 18,087

6. m1+m2+m3+m4 0,1347 0,14 0,07 19,242

7. m1+m2+m3 0,1247 0,14 0,065 19,184

8. m1+m2 0,1047 0,14 0,045 23,66

9. m1 0,0547 0,14 0,015 23,466

´

k =

∑

k

n = 215,114₉ = 23,90 n/m

´

k

¿ ¿ ¿2

k2 −n¿

∑

¿ ¿

=

23,90 ¿ ¿ ¿2 5.557,63−9¿

¿

√¿

=

√

5.557,63−1.142,42

81

=

√

4.415,21 81 =

_√

54,51 =7,39 N/m