Studi Analisis Simulasi Tentang Karakter Polietilena Dan Kadar Pengisi (Serat Batang Pisang) Sebagai Komposit Untuk Bahan Palet Kayu

S

E

K O L _A

H

P A

S C

A S A R JA

N

A

STUDI ANALISIS SIMULASI TENTANG KARAKTER

POLIETILENA DAN KADAR PENGISI (SERAT

BATANG PISANG) SEBAGAI KOMPOSIT

UNTUK BAHAN PALET KAYU

TESIS

Oleh

SRI IMELDA

077026027/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

STUDI ANALISIS SIMULASI TENTANG KARAKTER

POLIETILENA DAN KADAR PENGISI (SERAT

BATANG PISANG) SEBAGAI KOMPOSIT

UNTUK BAHAN PALET KAYU

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada

Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

SRI IMELDA

077026027/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

Judul Tesis : STUDI ANALISIS SIMULASI TENTANG KARAKTER POLIETILENA DAN KADAR PENGISI (SERAT BATANG PISANG) SEBAGAI KOMPOSIT UNTUK BAHAN PALET KAYU

Nama Mahasiswa : Sri Imelda Nomor Pokok : 077026027 Program Studi : Fisika

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc) (Drs. Nasir Saleh, M,Eng,Sc)

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Direktur,

(Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D) (Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc)Prof. Dr. Ir. Sumono, MS

Telah diuji pada Tanggal: 16 Juni 2009

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc Anggota : 1. Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc

2. Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D 3. Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS 4. Drs. Nasruddin M.N, M.Eng.Sc

ABSTRAK

Polietilena dan kadar pengisi (serat batang pisang) sebagai komposit untuk bahan palet kayu diteliti dengan penelitian studi analisis secara simulasi program

Mathematica 5.1. Variabel penelitian simulasi ini adalah waktu 5’_{, 10}’_{, 15}’_{, 20}’_,25’

dan 30’ _{selanjutnya pemakaian kadar pengisi (serat batang pisang) 10,20, 30, 40%}

berat. Parameter penelitian ini adalah kuat tekan dan elastisitas. Hasil simulasi menunjukkan hasil terbaik diperoleh di atas nilai literatur adalah dengan komposisi 90% polietilena dan 10% serat batang pisang pada waktu pengukuran 30 menit dengan nilai keelastisan 81,28 kgf dan kuat tekan 16,8 kgf. Kayu palet industri memberikan elastisitas 53,48 kgf dan kuat tekan 133,9 kgf.

Dari perbandingan antara hasil simulasi dan eksperimen dapat disimpulkan bahwa analisis simulasi untuk elastisitas dan kuat tekan dapat diperoleh perubahan yang konstan akibat dari kenaikan waktu dan juga dapat dianalisis dengan interval waktu yang konstan.

Kata Kunci: Bahan Palet Kayu, Polietilena, Serat Batang Pisang, Simulasi dan Eksperimen, Elastisitas, dan Kuat Tekan.

ABSTRACT

This research studied about the Polietilena character and filler level (banana fibers) as composite for material of palette wood. This research employed the

simulation program of Math 5.1. The variables of this research are time of 5’, 10’,

15’, 20’, 25’, and 30’ and use banana fibers with weight percent of 10, 20, 30, and

40. In that case, I use bending strength and the elasticity as parameters. The result of simulation shows that the best result is obtained above the value of literature with ninety percents politiena and teen percents banana fibers at the measurement time thirty minutes and the elasticity value of 81.28 kgf and bending strength of 16.8 kgf. The industrial palette wood gives the elasticity of 53.48 kgf and pressure strength of 133.9 kgf.

The comparison between the simulation result and the experiment are concluded that the simulation analysis for the elasticity and pressure strength can be obtained a constant change due to time increase and those can analyzed with an interval time constant.

Keywords: Material of Palette Wood, Polietilena, Banana Fibers, Simulation, Experiment, Elasticity, and Pressure Strength

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa kami panjatkan karena berkat keyakinan, kesehatan, dan kesempatan yang telah diberikan-Nya membuat tesis ini dapat diselesaikan.

Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat menyelesaikan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Dengan selesainya tesis ini, kami mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:

Bapak Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.A(K), Rektor Universitas Sumatera Utara Medan, yang telah memberikan kesempatan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc sebagai Direktur Sekolah Pascasarjana USU Medan yang telah memberikan kesempatan kepada kami mengikuti pendidikan Program Magister Sains pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Bapak Prof. Drs. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D, Ketua Program Studi Fisika,

Drs. Nasir Saleh, M.Eng,Sc, Sekretaris Program Studi Fisika beserta seluruh Staf

Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc selaku Pembimbing Utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng,Sc selaku Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini.

Kepada Ayahanda Ir.H. Kondar Siregar, BRE dan Ibunda almh. Hj. Mukhlinar Lubis, Ibu Farida Raini Tanjung, kakak-kakakku Ir. Meiyani Siregar, Sri Sundarini Siregar, S.P, Fitriana Rezki Siregar, A.Md, Yanita Siregar, SE, MM, adik-adikku Gustina Roma Siregar, S.Pt dan Wesly Azis Martua Siregar, SE serta seluruh ponakan dan seluruh keluargaku tersayang yang memberikan semangat dan dorongan bagi kami dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister Fisika Universitas Sumatera Utara.

Ucapan tarima kasih atas nasehat dan dukungannya yang selalu ada dikala senang dan susah teruntuk kak Ima, kak Hafni dan kak Emi.

Atas do’_{a, dukungan dan keikhlasannya dalam membantu penulisan tesis ini}

terima kasih buat kak Bisman Agus Ritonga.

Ucapan tarima kasih atas nasehat dan dukungannya kepada Bapak Drs. Maruli Naibaho (Kepala SMA Negeri 1 Pancurbatu), Ibu Hj. Ida Rosanti, Bapak Drs. M. Saleh, Bapak M. Bukit serta bapak dan ibu guru rekan-rekan di SMA Negeri Pancurbatu. Ucapan tarima kasih kepada rekan-rekan guru di SMA Swasta ERIA medan.

Yang tak terlupakan atas kesabarannya untuk membimbing dan mengajari kami dalam metode simulasi Ibu Herlina Harahap, M.Si.

Sahabat yang selalu mendo’_{akan dan memberi dukungan, Azro, Fifit, Riza,}

Heny dan Lely terima kasih selalu.

Kawan-kawan Program Studi Magister Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2007 yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada kami, Pegawai Administrasi Sekolah Pascasarjana USU Medan yang telah memperlancar administrasi selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu kami yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih mempunyai kekurangan, namun penulis berharap dapat memberikan manfaat sebagai bahan referensi dan untuk keperluan pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Juni 2009

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap berikut Gelar : Sri Imelda, SPd

Tempat dan Tanggal Lahir : Padangsidimpuan, 28 Maret 1975

Alamat Rumah : Jalan Suka Subur No. 15 Medan

Telepon/Faks/HP : (061) 77788974

Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 1 Pancurbatu

Alamat Kantor : Jl. Letjen Drs. Djamin Ginting No. 22

Pancurbatu

Telepon/Faks : (061) 8362557

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri 15/142431 Padangsidempuan Tamat : 1987

SMP : SMP Negeri 1 Padangsidempuan Tamat : 1990

SMA : SMA Negeri 2 Medan Tamat : 1993

Strata-1 : IKIP Tamat : 1998

Strata-2 : Program Studi Magister Fisika Tamat : 2009

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK... i

ABSTRACT... ii

KATA PENGANTAR... iii

RIWAYAT HIDUP..._ vi DAFTAR ISI... vii

DAFTAR TABEL... x

DAFTAR GAMBAR... xi

DAFTAR LAMPIRAN__________________________________________ xv BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1. Latar Belakang... 1

1.2. Perumusan Masalah... 4

1.3. Tujuan Penelitian... 6

1.4. Hipotesis... 6

1.5. Pembatasan Masalah... 7

1.6. Manfaat Penelitian... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 8

2.1. Sistem Komputer... 8

2.2. Konsep Dasar Simulasi... 10

2.3. Bahasa Pemrograman... 11

2.3.1. Program Mathematica... 12

2.3.2. Tahapan dalam Pemrograman... 15

2.3.3. Metode Numerik... 17

2.5. Serat Batang Pisang, Sifat-sifat dan Komposisinya... 19

2.6. Komposit dan Sifat-sifatnya... 21

2.7. Palet... 22

2.8. Sifat Tegangan dan Regangan... 23

2.9. Modulus Patah dan Modulus Elastisitas... 26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 27

3.1. Pemilihan dan Pengambilan Data... 27

3.2. Parameter yang Digunakan... 27

3.2.1. Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Waktu (T)..._ 27 3.2.2. Korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Waktu (T)..._ 28 3.2.3. Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Kadar Pengisi Sampel (C) dengan Waktu Konstan..._ 28 3.2.4. Korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Kadar Pengisi Sampel (C) dengan Waktu Konstan... _ 29 3.3. Algoritma dan Analisis Simulasi... 29

3.3.1. Algoritma Program Simulasi untuk Menentukan Keelastisan... 32

3.3.2. Algoritma Program Simulasi untuk Menentukan Kekuatan Tekan... 33

3.3.3. Flowchart Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Waktu (T)... 35

3.3.4. Flowchart Korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Waktu (T)... 36

3.3.5. Flowchart Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Kadar Pengisi Sampel (C) dengan Waktu Konstan.... 37

3.3.6. Flowchart Korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Kadar Pengisi Sampel (C) dengan Waktu Konstan... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 39

4.1. Analisis Simulasi Keelastisan (MOE) dan Kuat Tekan (MOR) terhadap Waktu (T)... 39

4.1.1. Keelastisan (MOE)... 39

4.1.2. Kuat Tekan (MOR)... 46

4.2. Analisis Simulasi Keelastisan (MOE) dan Kuat Tekan (MOR) terhadap Waktu (T) Konstan... 53

4.2.1. Keelastisan (MOE)... 53

4.2.2. Kuat Tekan (MOR)... 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 69

5.1. Kesimpulan... 69

5.2. Saran... 70

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1. Sifat Kimia dan Komposisi Serat Batang Pisang………_{.. 20}

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1. Tahapan Studi Simulasi... 11

2.2. Reaksi Pembentukan Polietilena... 18

2.3. Spesimen Komposit Polietilena Serat Batang Pisang

(PE-SBP)... 23

4.1. Korelasi antara Eelastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 100% dengan Simulasi... 39

4.1a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 100% dengan Eksperimen... 40

4.2. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 90% dengan Ssimulasi... 41

4.2a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 90% dengan Eksperimen... 41

4.3. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 80% dengan Simulasi... 42

4.3a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 80 dengan Eksperimen... 42

4.4. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 70% dengan Simulasi... 43

4.4a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 70% dengan Eksperimen... 44

4.5. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

PE 60% dengan Simulasi... 45

4.5a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel

4.6. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 100% dengan Simulasi... 46

4.6a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE100% dengan Eksperimen... 47

4.7. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 90% dengan Simulasi... 48

4.7a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 90% dengan Eksperimen... 48

4.8. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 80% dengan Simulasi... 49

4.8a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 80% dengan Eksperimen... 49

4.9. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 70% dengan Ssimulasi... 50

4.9a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 70% dengan Eksperimen... 51

4.10. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 60% dengan Simulasi... 52

4.10a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel

PE 60% dengan Eksperimen... 52

4.11. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 5 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 53

4.11a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 5 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 54

4.12. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 10 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 55

4.12a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 10 Menit

4.13. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 15 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 56

4.13a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 15 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 56

4.14. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 20 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 57

4.14a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 20 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 58

4.15. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 25 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 58

4.15a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 25 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 59

4.16. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 30 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 60

4.16a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu Konstan 30 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 60

4.17. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 5 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 61

4.17a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 5 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 62

4.18. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 10 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 63

4.18a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 10 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 63

4.19. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 15 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 64

4.19a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 15 Menit

4.20. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 20 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 65

4.20a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 20 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 65

4.21. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 25 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 66

4.21a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 25 Menit

untuk Sampel PE dengan Eksperimen... 65

4.22. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 30 Menit

untuk Sampel PE dengan Simulasi... 67

4.22a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu Konstan 5 Menit

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

A. Data Hasil Pengukuran Kuat Tekan dan Elastisitas... 73

B. Data Hasil Pengukuran Kuat Tekan dan Elastisitas dengan Waktu Konstan... 74

C. Program Menghitung Elastisitas Polietilena 100%... 75

D. Program Menghitung Elastisitas Polietilena 90%... 77

E. Program Menghitung Elastisitas Polietilena 80%... 79

F. Program Menghitung Elastisitas Polietilena 70%... 81

G. Program Menghitung Elastisitas Polietilena 60%... 83

H. Program Menghitung Elastisitas dengan waktu Konstan 5 Menit... 85

I. Program Menghitung Elastisitas dengan Waktu Konstan 10 Menit... 87

J. Program Menghitung Elastisitas dengan Waktu Konstan 15 Menit... 89

K. Program Menghitung Elastisitas dengan Waktu Konstan 20 Menit... 91

L. Program Menghitung Elastisitas dengan Waktu Konstan 25 Menit... 93

M. Program Menghitung Elastisitas dengan Waktu Konstan 30 Menit... 95

N. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Polietilena 100% 97 O. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Polietilena 90%.. 99

Q. Program menghitung Kuat Tekan dengan Polietilena 70% 103

R. Program menghitung Kuat Tekan dengan Polietilena 60% 105

S. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Waktu

Konstan 5 Menit... 107

T. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Waktu

Konstan 10 Menit... 109

U. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Waktu

Konstan 15 Menit... 111

V. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Waktu

Konstan 20 Menit... 113

W. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Waktu

Konstan 25 Menit... 115

X. Program Menghitung Kuat Tekan dengan Waktu

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan teori baru mengenai material pada skala atomik dapat mempermudah peneliti memprediksi perilaku material pada skala makroskopik dan memberikan kemampuan merancang material-material baru dengan sifat-sifat tertentu yang diinginkan. Namun, analisa yang dilakukan dengan rancangan materialnya terlebih dahulu, hanya dapat dilakukan dengan eksperimen berkali-kali dengan waktu yang sangat lama dan biaya yang sangat mahal. Selain itu, akan menimbulkan berbagai kondisi sulit atau tidak dapat diimplementasikan. Seperti eksperimen pencampuran polietilena dengan serat batang pisang yang membutuhkan waktu lama pada saat penelitiannya.

Keberadaan kemajuan ilmu komputer telah membuka kemungkinan baru dalam eksperimen dengan menggunakan kecanggihan komputer. Eksperimen komputer adalah jembatan antara teori dan eksperimen yang telah diterima sebagai salah satu metoda penelitian dan pengembangan material.

Fisika komputasi adalah suatu gabungan antara Fisika, Komputer, Sains dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada kejadian dan masalah yang kompleks pada dunia nyata, baik dengan menggunakan simulasi dan penggunaan algoritma yang tepat. Pemahaman fisika pada teori, eksperimen dan komputasi

haruslah sebanding agar dihasilkan solusi numerik visualisasi atau pemodelan yang tepat untuk memahami masalah Fisika (Stevan, et.al, 1998).

Tujuan penerapan fisika komputasi adalah untuk evaluasi integral, penyelesaian persamaan differensial, penyelesaian persamaan simultan, memplot suatu fungsi/data, membuat perkembangan suatu seri fungsi, menemukan akar persamaan, dan bekerja dengan bilangan kompleks. Dengan fisika komputasi, suatu eksperimen material secara fisik dapat didahului oleh eksperimen komputer untuk menentukan kondisi yang dibutuhkan dan memprediksi hasilnya. Manfaat eksperimen komputer diantaranya adalah biaya relatif murah dan dapat melakukan pekerjaan atau perhitungan matematika dengan lebih mudah meskipun untuk sistem yang lebih kompleks, dan dapat diselaraskan dengan kemajuan komputer yang terus meningkat. Salah satu eksperimen komputer yang dapat dilakukan adalah menganalisa tentang hubungan waktu terhadap karakter polietilena dan kadar pengisi (serat batang pisang) sebagai komposit untuk bahan palet kayu.

Dewasa ini penggabungan suatu bahan dengan bahan lain untuk mendapatkan hasil yang mendekati bahan alami telah banyak digunakan. Lebih jauh, penggabungan bahan tersebut telah berhasil penggunaannya dalam menyelesaikan berbagai persoalan dalam pembuatan suatu bahan.

Di era globalisasi ini kita dituntut untuk menguasai teknologi bersih baik pada saat sekarang dan masa yang akan datang. Pemilihan material yang tepat sebagai pemenuhan atas tuntutan tersebut juga harus diperhatikan agar tidak menambah dampak negatif yang dapat ditimbulkannya.

Selama ini telah terjadi kerusakan lingkungan, salah satunya berasal dari limbah pohon pisang. Di daerah pesisir, batang pisang digunakan masyarakat ketika banjir datang sebagai alat transportasi untuk melewati banjir. Setelah banjir selesai, batang pisang dihanyutkan begitu saja tanpa memperdulikan pengaruh negatif dari limbahnya. Ketika limbah dapat dijadikan serat, kemungkinan manfaat positif dari batang pisang dapat diciptakan, terutama yang berhubungan dengan palet dan komposit. Komposit merupakan suatu sistem bahan yang tersusun dari proses pencampuran atau penggabungan dua atau lebih konstituen yang berbeda dalam hal bentuk atau komposisi bahan yang tidak larut satu sama lain.

Polietilena (PE) adalah salah satu polimer terbesar yang diproduksi. Selain ringan, mudah dibentuk, cukup keras, tahan goresan, tahan terhadap zat kimia, sedikit sekali menyerap air, sifatnya transparan dan tembus cahaya. PE memiliki kekuatan

benturan-benturan yang tinggi dan tahan terhadap pelarut organik pada suhu 600C.

Adanya keanekaragaman produk berbahan polietilena disebabkan karena polimer ini dapat kompatibel dengan jumlah bahan aditif sehingga polimer dapat menyumbang 22% berat permintaan termoplastik di dunia (Ramzah, 2008). Polietilena mempunyai sifat fisik keras dan kaku sehingga secara komersil selalu ditambah bahan aditif dengan tujuan agar diperoleh derajat kekerasan dan kelunakan tertentu sehingga bahan polietilena tersebut mudah dibentuk menjadi berbagai jenis sarang (Wirjosentono, 1998).

Serat batang pisang merupakan serat alam. Serat batang pisang merupakan cara modifikasi polimer sintesis untuk memecahkan masalah limbah plastik, sehingga

keberadaannya dapat menjadi alternatif penggunaan bahan pengisi matriks yang pernah ada secara lebih efektif, murah dan anti pencemaran. Karena pohon pisang yang sudah dipanen tentu menjadi limbah, dan limbah inilah yang digunakan.

Material komposit memiliki sifat khas yaitu ringan, karena itu sifat kekuatan dan kekakuan spesifiknya tinggi. Material komposit diproyeksikan menjadi material pengganti bahan-bahan struktural konvensional seperti logam dan kayu. Material komposisit salah satunya untuk komposit polietilena dengan penguat serat batang pisang yang diharapkan dapat digunakan sebagai bahan plastik untuk menggantikan palet kayu yang diperoleh dengan cara komposit berlapis (Berger, et.al, 1989).

Langkah penting dalam simulasi adalah penentuan jumlah kadar pengisi dalam bahan polietilena yang digunakan dalam perhitungan. Dalam perhitungan pencampuran polimer polietilena dengan serat batang pisang dapat membentuk bahan komposit (Mayer, 1991). Persamaan-persamaan tersebut digunakan untuk menghitung kekuatan tekan dan keelastisan. Uji mekanik specimen (ASTM D 638 Type IV) merupakan data yang akurat karena memegang peranan yang sangat penting. Dengan simulator kita dapat mengetahui nilai kekuatan tekan dan keelastisan untuk setiap persen kadar pengisinya yaitu serat batang pisang, sehingga jadwal produksi dan penyelesaiannya dapat dilakukan lebih efektif.

1.2. Perumusan Masalah

Model sederhana kadangkala tidaklah cukup untuk memberikan solusi terhadap suatu masalah. Agar dapat menyelesaikan masalah kompleks diperlukan

metode simulasi, dalam hal ini untuk menentukan kekuatan tekan dan keelastisan dengan perlakuan waktu yang berbeda dan perlakuan waktu yang konstan. Permasalahan utamanya adalah bagaimanakah cara merancang simulasi komputasi dengan Program Mathematica 5.1 yang akan memperlihatkan karakter komposit yang dihasilkan tetap kuat dan keelastisan yang tinggi dengan pencampuran polietilena dan serat batang pisang (90% : 10%). Untuk memenuhi persyaratan di atas - yaitu jumlah kadar pengisi, kekuatan tekan, dan keelastisan maka perlu dilakukan variasi penambahan jumlah kadar pengisi yaitu serat batang pisang sehingga diperoleh suatu kondisi optimum yang sesuai untuk bahan palet kayu.

Berdasarkan latar belakang di atas, maka yang merupakan permasalahan penelitian Analisis Simulasi tentang Karakter Polietilena dan Kadar Pengisi (Serat Batang Pisang) sebagai Komposit untuk Bahan Palet Kayu ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimanakah pengaruh penambahan serat batang pisang (dalam persen)

terhadap karakteristik elastisitas pada penambahan waktu (dalam menit) dan pada waktu konstan?

2. Bagaimanakah pengaruh penambahan serat batang pisang (dalam persen)

terhadap karakteristik kekuatan tekan pada penambahan waktu (dalam menit) dan pada waktu konstan?

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian Analisis Simulasi tentang Karakter Polietilena dan Kadar Pengisi (Serat Batang Pisang) sebagai Komposit untuk Bahan Palet Kayu ini memiliki tujuan sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat batang pisang (dalam persen)

terhadap karakteristik elastisitas pada penambahan waktu (dalam menit) dan pada waktu konstan.

2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat batang pisang (dalam persen)

terhadap karakteristik kuat tekan pada penambahan waktu (dalam menit) dan pada waktu konstan.

1.4. Hipotesis

Hipotesis penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Karakteristik komposit polietilena dan kadar pengisi (serat batang pisang) terbaik

dapat diperoleh melalui pencampuran dengan ratio (90% : 10%).

2. Kekuatan tekan dan keelastisan sangat dipengaruhi oleh persentase penambahan

serat batang pisang (10, 20, 30 dan 40%) dan waktu (5, 10, 15, 20, 25 dan 30 menit).

1.5. Pembatasan Masalah

Penelitian tesis ini dibatasi dengan hal-hal sebagai berikut:

1. Penilitian ini dilakukan dengan cara simulasi dan komputasi dengan

menggunakan program Mathematica versi 5.1.

2. Simulasi yang dilakukan dibatasi pada hasil pengukuran karakteristik polietilena

dan kadar pengisi (serat batang pisang) sebagai komposit untuk bahan palet kayu (kuat tekan dan keelastisan).

1.6. Manfaat Penelitian

Penelitian tesis ini diharapkan memiliki manfaat sebagai berikut:

1. Secara umum akan memajukan penelitian di bidang material khususnya komposit

untuk bahan palet kayu melalui simulasi dan metode komputasi.

2. Dapat memberikan informasi awal untuk menentukan variabel-variabel yang

lebih tepat agar hasil yang diperoleh lebih baik bagi peneliti selanjutnya.

3. Dapat digunakan sebagai pendahuluan dalam menentukan kondisi yang

dibutuhkan dan memprediksi hasil yang diperoleh sebagai pengembangan eksperimen berikutnya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Komputer

Kehidupan manusia yang terus berkembang dan meningkat tidak dapat lepas dari teknologi. Teknologi merupakan himpunan produk kebudayaan, berupa sarana-prasarana fisik dan non-fisik, yang hadir di dalam masyarakat melalui proses evolusi yang panjang sepanjang abad sejarah. Komputer atau lebih tepat teknologi berbasis komputer hanyalah salah satu manifestasi terakhir dari teknologi informasi. Ilmu komputer mempelajari apa yang biasa dilakukan oleh beberapa program dan apa yang tidak (komputabilitas dan intelegensia buatan), bagaimana program itu harus mengevaluasi suatu hasil (algoritma), bagaimana program harus menyimpan dan mengambil data tertentu dari suatu informasi (struktur data) dan bagaimana program dan pengguna berkomunikasi (___, 2009f).

Tujuan pokok dari sistem komputer adalah mengolah data untuk menghasilkan informasi sehingga perlu didukung oleh elemen-elemen yang terdiri dari perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software) dan brainware. Kemudian, secara garis besar komputer tersusun dari empat komponen utama: piranti masukan, piranti keluaran, unit pemrosesan utama dan memori. Unit pemrosesan utama (Central Processing Unit-CPU) adalah otaknya komputer, yang berfungsi mengerjakan operasi-operasi dasar seperti operasi perbandingan, operasi perhitungan (seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan lain-lain), operasi membaca dan

menulis. Memori adalah komponen yang berfungsi menyimpan atau mengingat. Yang disimpan di dalam memori adalah program (berisi operasi-operasi yang akan dikerjakan oleh CPU) dan data atau informasi (sesuatu yang diolah oleh operasi-operasi). Piranti masukan dan keluaran (I/O devices) merupakan alat fungsi untuk memasukkan data atau program ke dalam memori dan alat yang digunakan komputer untuk mengkomunikasikan hasil-hasil aktivasinya. Contoh piranti masukan adalah papan kunci (keyboard), pemindai (scanner), mouse, joystick dan disk. Contoh alat keluaran adalah layar peraga (monitor), printer dan disk.

Pembuatan program komputer tidak terlepas dari pembuatan model dan sistem. Yang dikatakan sistem adalah suatu kumpulan dari komponen atau unsur yang dianggap penyusun dari bagian dunia nyata yang dipertimbangkan, unsur tersebut berhubungan satu sama lain dan dikelompokkan untuk tujuan studi dari bagian dunia nyata tersebut. Seleksi dilakukan terhadap unsur penyusun sistem berdasarkan tujuan studi, karenanya sistem hanya merupakan wakil dari bentuk sederhana dari realita. Sedangkan model dapat dianggap sebagai substitusi (pengganti) untuk sistem yang dipertimbangkan dan digunakan apabila lebih mudah bekerja dengan subtitusi tersebut dibanding dengan sistem yang sesungguhnya.

Pembuatan model dapat dibedakan pada model fisika dan matematis. Model fisika dibedakan antara model statik dan model dinamik. Model statik adalah model yang hanya dapat menunjukkan nilai-nilai yang ditunjukkan oleh atribut ketika sistem berada dalam keseimbangan. Sebaliknya model dinamik adalah model yang mengikuti perubahan yang dihasilkan oleh aktivitas sistem sepanjang waktu.

Model matematis adalah model yang merupakan pembedaan dalam metode analisis dan numeris. Pada metode analisis memakai teori matematika deduktif untuk menyelesaikan model, merupakan cara untuk mendapatkan model yang dapat diselesaikan dan merupakan solusi terbaik yang bersesuaian dengan model yang dipelajari. Sedangkan pada metode numerik melibatkan penggunaan prosedur-prosedur komputasi untuk menyelesaikan persamaan-persamaan yang ada (_____, 2009d).

2.2. Konsep Dasar Simulasi

Simulasi adalah proses yang diperlukan untuk operasional model atau penanganan model untuk meniru tingkah laku sistem yang sesungguhnya. Dengan demikian, simulasi dapat diartikan sebagai suatu sistem yang digunakan untuk memecahkan atau menguraikan persoalan-persoalan dalam kehidupan nyata yang penuh dengan ketidakpastian, dengan atau tidak menggunakan metode tertentu dan lebih ditekankan pada pemakaian untuk mendapatkan solusi (Djunaidi, et.al, 2006). Ini meliputi berbagai kegiatan seperti penggunaan diagram alir dan logika komputer, serta penulisan kode komputer dan penerapan kode tersebut pada komputer untuk menggunakan masukan dan menghasilkan keluaran yang diinginkan. Penggunaannya modelling dan simulasi adalah proses yang berhubungan sangat erat. Adapun langkah-langkah dalam simulasi dilakukan seperti pada alur Gambar 2.1.

Simulasi Model

Menjalankan Model Simulasi

Verifikasi Model Simulasi

Validasi Model Simulasi

Pendukung Pengambilan Keputusan Menggunakan Model

Membangun Model Mengembangkan

Model Simulasi

Mengumpulkan Data

Menetapkan Kontrol Eksperimen Formulasi Masalah

Spesifikasi Model

Gambar 2.1. Tahapan Studi Simulasi (Djunaidi, et.al, 2006)

2.3. Bahasa Pemrograman

Program komputer adalah sekumpulan instruksi yang dikenal oleh komputer dan disusun menurut urutan yang logis untuk menyelesaikan suatu masalah (_____, 2009b). Pemrograman (Programming) adalah kegiatan yang berkaitan dengan penulisan program komputer.

Bahasa yang digunakan untuk penulisan program disebut bahasa pemrograman (programming language). Bahasa pemrograman komputer senantiasa berkembang secara evolusi sejalan juga dengan perkembangan perangkat keras komputer. Hingga saat ini telah dikenal ada lima generasi bahasa pemrograman komputer, yaitu: (Zarlis, et.al, 2005)

1. Generasi 1, yaitu bahasa mesin.

2. Generasi 2, yaitu bahasa rakitan.

3. Generasi 3, yaitu bahasa prosedural.

4. Generasi 4, yaitu bahasa non prosedural.

5. Generasi 5, yaitu bahasa kecerdasan buatan.

2.3.1. Program Mathematica

Mathematica merupakan software komputasi sejenis dengan Maple atau Matlab, yang penuh fitur di dalamnya termasuk fitur untuk membuat animasi. Mathematica adalah salah satu bahasa pemrograman komputer generasi keempat yang ditulis oleh Wolfarm Inc. Pada aplikasi yang dikembangkan oleh Wolfarm Research yang handal dengan fasilitas terintegrasi lengkap untuk penyelesaian beragam masalah matematika yang meliputi komputasi numerik, simbolik, dan visualisasi grafik. Dengan Mathematica beragam kasus komputasi matematika, mulai dari komputasi yang paling sederhana hingga yang paling rumit dapat diselesaikan dengan mudah, ringkas, cepat dan tepat (_____, 2009c).

Cara terbaik dari Mathematica - program khusus metode ini adalah untuk melihat contoh lengkap program yang memecahkan beberapa masalah non-trivial. Sekalipun contoh tidak berada dalam bidang tertentu dari aplikasi yang anda tertarik, anda akan dapat menggunakan ide yang sama untuk program anda sendiri. Grafis aplikasi sangat cocok pada pembelajaran pemrograman, karena lebih mudah untuk melihat apakah kode anda benar hanya dengan melihat gambar yang dibuatnya. Contoh lain datang dari simbolis hitung, geometri, dinamika dan matematika numerik (_____, 2009e).

Beberapa produk mathematica yang belakangan ini berkembang diantaranya adalah paket S@M (Spinor@Mathematica) dengan aplikasi spinor-helicity yang formal dalam Mathematica (Maitre dan Mastrolia, 2007). Ada juga produk Stringvacua yaitu sebuah paket untuk mempelajari konfigurasi vacum dalam penomena string (Gray, 2008).

Setiap membuka program Mathematica akan selalu memunculkan pertanyaan yang specifik dalam bentuk keluaran dari mathematica. Nilai yang dihasilkan dari Mathematica akan disimpan sebagai file.res, file.resTex (Skorupski, 2007).

Menurut Wolfarm (1991) Mathematica dapat digunakan sebagai:

1. Suatu simbol numerik dan kalkulator, jika pertanyaan diketik maka Mathematica

akan menjawab dalam print- out.

2. Suatu sistem visualisasi untuk fungsi data.

3. Suatu bahasa pemrograman tingkat tinggi di mana dapat dibuat program yang luas

4. Suatu sistem untuk gambaran pengetahuan ilmiah dan bidang teknik.

5. Suatu software plat form yang dapat membuat paket bangunan untuk aplikasi

yang spesifik.

6. Suatu cara untuk menciptakan dokumen interaktif dengan menggabungkan teks,

animasi grafik dan bunyi dengan formula yang aktif.

7. Suatu kontrol bahasa dan proses dan program eksternal.

8. Suatu sistem penyisipan dengan mengambil dari program lain.

Mathematica komputasi dapat dibagi menjadi tiga kelas utama yaitu:

1. Numerik

Mathematica dapat digunakan sebagai kalkulator elektronik, dapat memperoleh hasil-hasil eksak, dapat menghasilkan perhitungan numerik yang tidak hanya dengan angka-angka individu, tetapi juga dengan objek seperti: fungsi matematika tingkat tinggi, matriks dan invers matriks, data numerik, aljabar linier, statistik, dan operasi numerik pada fungsi dan analasis yang lain.

2. Simbol komputasi

Mathematica dapat digunakan mengolah objek simbolik, seperti mengubah ekspresi aljabar, kalkulus, mengevaluasi simbol integral dan derivatif dan untuk mencari solusi simbol persamaan differensial biasa dan lain sebagainya.

3. Grafik

Mathematica dapat menghasilkan grafik dua dimensi dan tiga dimensi. Untuk tiga dimensi, dapat mengontrol bayangan, warna, pencahayaan dan parameter yang

lain, bahkan beberapa versi Mathematica dapat membuat animasi grafik (_____, 2009a).

Sebagai hal yang fundamental Mathematica adalah merupakan aturan transformasi, yang menetapkan bagaimana simbol suatu format ditransformasikan ke dalam format yang lain, untuk mendapatkan banyak informasi, khususnya relasi matematika. Simulasi adalah proses yang diperlukan untuk operasionalisasi model atau penanganan model untuk meniru tingkah laku sistem yang sesungguhnya. Hal ini meliputi berbagai kegiatan seperti penggunaan diagram alir dan logika komputer, serta penulisan kode komputer dan penerapan kode tersebut pada komputer untuk menggunakan masukan dan menghasilkan keluaran yang diinginkan. Pada prakteknya, modeling dan simulasi adalah proses yang berhubungan sangat erat.

2.3.2. Tahapan dalam Pemrograman

Langkah-langkah yang dilakukan dalam penyelesaian masalah pada pemrograman dengan komputer adalah (Zarlis dan Handrizal, 2007):

1. Definisi masalah

1.1Tentukan apa yang menjadi masalah

1.2Tentukan data input yang diperlukan

1.3Tentukan output yang diinginkan

2. Membuat bagan dan struktur cara penyelesaiannya.

2.1Bagan secara global

2.2Deskripsikan tugas masing-masing program

4. Pengkodean.

4.1Pilih bahasa pemrograman yang sesuai

4.2Menterjemahkan algoritma ke bahasa pemrograman

5. Mencari kesalahan.

5.1Kesalahan sintak (penulisan program)

5.2Kesalahan pelaksanaan: semantik, logika dan ketelitian

6. Uji dan verifikasi program.

7. Dokumentasi program.

8. Pemeliharaan program.

8.1Memperbaiki kekurangan yang ditemukan kemudian

8.2Memodifikasi, karena perubahan spesifikasi

Dengan perkembangan teknik pemrograman struktur, orang tidak lagi memecahkan masalah dengan langsung menuliskan programnya dalam bahasa pemrogram, namun sudah mulai dipikirkan suatu cara penyelesaian masalah yang akan diprogram dengan menekankan pada desain atau rancangan yang mewakili pemecahan masalah tersebut. Desain berupa urutan langkah-langkah pencapaian solusi yang ditulis dalam notasi-notasi deskriptif. Urutan langkah-langkah yang sistemastis untuk menyelesaikan sebuah masalah dinamakan logaritma. Notasi untuk menuliskan algoritma disebut notasi algoritmik (Munir, 1999).

2.3.3. Metode Numerik

Metode numerik adalah suatu teknik penyelesaian yang diformulasikan secara matematis dengan cara operasi hitungan/aritmatik dan dilakukan secara berulang-ulang dengan bantuan komputer atau secara manual. Dengan menganalisis suatu permasalahan yang didekati dengan menggunakan metode numerik, umumnya melibatkan angka-angka dalam jumlah banyak dan melewati proses perhitungan matematika yang cukup rumit. Perhitungan secara manual akan memakan waktu yang panjang dan lama. Namun dengan munculnya berbagai software komputer, masalah tersebut dapat diatasi dengan mudah. Sebuah model matematika secara sederhana dapat didefinisikan sebagai sebuah formulasi atau persamaan yang mengekspresikan suatu sistem atau proses dalam istilah matematika (Setiawan, 2006).

Banyak model matemetika yang tidak dapat diselesaikan secara eksak sehingga alternatif penyelesaiannya adalah melalui solusi numerik yang merupakan hampiran bagi solusi eksak. Akan tetapi terdapat sedikit perbedaan hasil antara solusi analitik (eksak) dengan solusi numerik atau yang biasa disebut error (kesalahan). Adanya error dalam pendekatan secara numerik dapat diminimalisasi dengan mengambil selang interval perhitungan yang lebih kecil (Setiawan, 2006).

2.4. Polietilena, Sifat-Sifat dan Aplikasinya

Polietilena dibuat dari gas etilen yang diperoleh dengan memberi hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Polimerisasi etilen ditunjukkan pada reaksi di bawah ini:

H H H H

n C = C  C = C

H H H H

Gambar 2.2. Reaksi Pembentukan Polietilena

Yang digolongkan menjadi polietilena tekanan tinggi, tekanan medium dan tekanan rendah oleh tekanan polimerisasinya, atau masing-masing menjadi polietilena

massa jenis rendah (LPDE) dengan massa jenis 0,910 – _{0,926, polietilena massa jenis}

tinggi (HDPE) dengan massa jenis 0,941 – _{0,965, menurut massa jenisnya, karena}

sifat-sifatnya erat hubungannya dengan massa jenisnya (kristalinitas). Secara kimia polietilena merupakan parafin yang mempunyai berat molekul yang tinggi, oleh karena itu sifat-sifatnya serupa dengan sifat-sifat paraffin, yaitu terbakar kalau dinyalakan dan menjadi cair, menjadi rata kalau dijatuhkan di atas air. Polietilena mudah diolah, sehingga sering dicetak dengan penekanan, injeksi, ekstrusi peniupan dan dengan hampa udara. Pada temperatur rendah bersifat fleksibel, tahan impak, dan bahan kimia karena itu dipakai untuk berbagai keperluan termasuk untuk pembuatan berbagai wadah.

Sifat-sifat polietilena adalah sebagai berikut:

2. Tegangan permukaan yang rendah.

3. Kekuatan benturan yang tinggi.

4. Tahan terhadap pelarut organik, bahan kimia anorganik, uap air, minyak, asam

dan basa.

5. Isolator yang baik tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat.

6. Mudah terbakar.

7. Titik leleh 1660C.

8. Dan suhu dekomposisi 3800C (Cowd, 1991).

Karena keteraturan ruang polimer ini maka rantai dapat terjejak sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas. Sebagai jenis plastik komoditas, polietilena banyak digunakan untuk komponen kenderaan bermotor, bagian dalam mesin cuci, botol kemasan, peralatan rumah tangga, bahan serat, isolator listrik, film, kemasan (berupa lembaran tipis) makanan dan barang (Cowd, 1991).

2.5. Serat Batang Pisang, Sifat-Sifat dan Komposisinya

Serat batang pisang termasuk salah satu serat alam yang diperoleh dari kelopak batang pisang. Serat batang pisang memiliki penampang melintang yang berbentuk lingkaran. Identitas morfologi penampang terhadap serat batang pisang memiliki banyak rongga. Struktur permukaannya lebih menyerupai busa (sponge), bahkan terdapat lubang yang cukup besar berada di tengah-tengah diameternya.

Analisis sifat kimia bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia yang terdapat pada bahan baku, yang terdiri dari kadar mineral (abu), kadar lignin, kadar

sari, kadar alfa selulosa, kadar pentosan, serta kelarutannya dalam 1 % NaOH yang dilakukan menurut SNI (Standar Nasional Indonesia). Hasil analis sifat kimia dan komposisi serat batang pisang seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1. Sifat Kimia dan Komposisi Serat Batang Pisang

Komponen Kimia Hasil Uji (%)

1. Kadar abu 2,97

2. Kadar Lignin (Metode Klakson) 14,12

3. Kadar Sari 3,32

4. Kadar Alfa Selulosa 36,91

5. Kadar Total Selulosa 78,14

6. Kadar Pentosan sebagai Hermiselusosa 18,21

7. Kelarutan dalam NaOH 1% 24,26

Sumber: Laboratorium Balai Besar Pulp dan Kertas (Ramzah, 2008).

Penentuan morfologis Serat Batang Pisang bertujuan untuk mengetahui dimensi serat dan turunannya. Hal ini dilakukan menurut Standar Nasional Indonesia. Setiap materi bila dilihat di bawah mikroskop, akan terlihat serat-seratnya melekat satu sama lain. Dari penampang melintangnya, serat-serat tersebut mempunyai dinding dan lubang tengah yang disebut lumen. Uji morfologi serbuk dilaksanakan untuk menunjukkan panjang serat yang merupakan sifat utama untuk menentukan kekuatan komposit.

2.6. Komposit dan Sifat-sifatnya

Komposit terdiri dari komponen bahan utama (matrik) dan bahan rangka (reinforcement), bahan matrik dapat berupa polimer (Polimer Matriks Composits), keramik (Ceramic Metal Composites), dan Metal (Metal Matrix Composites). Sedangkan bahan rangka biasanya berupa serat-serat pendek, partikel dan lamina. Penyusun komposit secara umum adalah logam bahan organik dan anorganik. Bentuk bahan utama yang digunakan dalam pembentukan bahan komposit adalah fiber, partikel, laminae, atau layer, flakes dalam matriks.

Komposit dapat dikelompokkan menjadi:

1. Komposit jenis serat yang mengandung serat-serat pendek dengan diameter kecil,

disokong oleh matriks yang berfungsi untuk menguatkan komposit, seperti serabut kelapa, serat sintetis, kaca dan logam.

2. Komposit jenis lamina yaitu komposit yang mengandung bahan berlapis, diikat

bersama satu sama lain dengan menggunakan pengikat, contohnya papan komposit yang dibuat dari papan venire dan perekat urea formaldehid atau phenol formaldehid.

3. Komposit jenis partikel yaitu partikel tersebar dan diikat oleh matriks Polimer

(Premasingan, 2000 dalam Ramzah, 2008).

Agar komposit dapat membentuk produk yang efektif yaitu:

1. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada

matriksnya.

Komposit yang paling khas adalah melekatnya suatu bahan struktural konstituen pada matriks. Namun, banyak komposit tidak memiliki matriks dan tersusun dari satu atau lebih bentuk konstituen yang terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda. Berbagai cara pemprosesan komposit terus dikembangkan ke arah sasaran produk yang bersifat seperti yang dikehendaki. Banyak contoh komposit untuk pemakaian yang berbeda-beda misalnya beton bertulang merupakan komposit yang terdiri dari besi beton dalam matriks beton, contoh umum lainnya adalah plastik berpenguat, di mana unsur-unsur penguat adalah serat karbon, glass atau boron. Sebagai contoh badan perahu dibuat dari plastik diperkuat dengan serat fiber plastik (Vlack, 1989).

2.7. Palet

Sistem paletisasi, yaitu metode handling, transportasi dan penyimpanan produk serta kemasannya dengan menggunakan sistem palet. Paletisasi menjadi hal yang sangat penting dalam peningkatan efesiensi distribusi fisik karena mempermudah standarisasi transaksi usaha, mempercepat siklus pengambilan alat tranportasi, mengurangi ruang bongkar muat, mengurangi kerja manual yang berat dan berisiko tinggi serta mengurangi rusaknya barang. Palet dapat dibuat dari berbagai jenis material yaitu kayu, plastik, kertas dan metal.

Palet plastik digunakan sebagai sarana pendukung sistem logistik dalam perrdagangan baik produksi dalam negeri maupun ekspor. Palet plastik mempunyai beberapa keunggulan teknis antara lain: masa penggunaan lebih dari 10 tahun, ringan,

aman dipakai, bebas dari paku dan sekrup, bersih higienis dan tidak beracun, tahan terhadap bahan kimia terutama asam sulfat dan alkalis, tidak menyerap cairan, bentuk stabil pada semua kondisi dan cuaca, tahan terhadap sinar ultra violet. Penggunaan palet plastik sudah cukup luas misalnya untuk produk makanan dan minuman, farmasi dan industri pertanian (Pudjiastuti, 2007).

Gambar 2.3. Spesimen Komposit Polietilena Serat Batang Pisang (PE-SBP)

2.8. Sifat Tegangan dan Regangan

Sifat-sifat mekanik pada polimer dapat dinyatakan dalam beberapa parameter yaitu modulus elastisitas (young modulus), kekuatan tarik (tensile strength) dan lain-lain. Kekuatan (strength) adalah ukuran besar gaya yang diperlukan untuk mematahkan atau merusak bahan. Kekuatan tarik (tensil strength) suatu bahan

diperoleh dengan membagi gaya maksimum dengan luas penampang mula-mula, dimensinya sama dengan tegangan (Valck, 1989). Pada uji tekan beban kakas sesumbu yang bertambah secara perlahan-lahan sampai putus (patah), maka saat yang bersamaan dilakukan pengamatan mengenai pertambahan panjang yang dialami sampel uji. Pertambahan panjang yang terjadi akibat kakas tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi, sedangkan regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang semula.

Tabel 2.2. Uji Mekanik Spesimen (ASTM D 638 Type IV)

Sampel Kekuatan Tekan

(Kgf)

Keelastisan (Kgf)

Waktu (Menit)

PE 100 % 6,9 89,78 5

PE 100 % 11,9 81,26 10

PE 100 % 8,5 90,91 15

PE 100 % 13,1 90,84 20

PE 100 % 13,5 91,24 25

PE 100 % 18,3 81,20 30

PE 90 % 15,3 108,73 5

PE 90 % 12,9 81,89 10

PE 90 % 12,6 91,16 15

PE 90 % 8,6 90,82 20

PE 90 % 9,8 91,25 25

PE 90 % 16,8 81,28 30

PE 80 % 16.6 108,33 5

PE 80 % 14,7 91,66 10

PE 80 % 9,6 90,96 15

PE 80 % 6,9 90,82 20

PE 80 % 16,6 81,65 25

PE 80 % 12,9 81,38 30

PE 70 % 12,6 108,33 5

PE 70 % 7,5 91,37 10

PE 70 % 7,4 70,76 15

PE 70 % 11,3 90,88 20

PE 70 % 12,1 84,17 25

PE 70 % 15,6 81,2 30

PE 60 % 7,5 88,79 5

PE 60 % 12,6 91,5 10

PE 60 % 10,4 90,75 15

PE 60 % 9,1 90,8 20

PE 60 % 16,5 82,8 25

PE 60 % 3,3 75,72 30

2.9. Modulus Patah dan Modulus Elastisitas

Dalam pengujian tekan digunakan rumus modulus patah dan modulus elatisitas yaitu:

1. Modulus Patah (MOR)

Kekuatan patah sering juga disebut dengan Modulus of Rupture (MOR) yang menyatakan ukuran ketahanan bahan terhadap tekanan mekanis dan tekanan panas (Junshiro, 1991 dalam Juliandi, 2008). Besar kekuatan patah pada komposit dapat ditentukan dengan standar ASTM D 638 Type IV melalui persamaan sebagai berikut:

2

2 3

lt PL

MOR ………_.(1)

2. Modulus Elastisitas (MOE)

Besar elastisitas pada komposit dapat ditentukan dengan standar ASTM 638 Type IV dengan persamaan sebagai berikut:

3 3

4 ylt PL

MOE  ………_...(2)

Di mana:

MOR = Modulus patah (kg/cm2)

MOE = Modulus elastisitas (kg/cm2

)

P = Beban patah (kgf)

L = Jarak sanggah (cm)

l = Lebar specimen (cm)

t = Tebal specimen (cm)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pemilihan dan Pengambilan Data

Data yang digunakan dalam penelitian Analisis Simulasi tentang Karakter Polietilena dan Kadar Pengisi (Serat Batang Pisang) sebagai Komposit untuk Bahan Palet Kayu ini diambil dari hasil penelitian Ramzah (2008).

3.2. Parameter yang Digunakan

Parameter yang digunakan pada analisis ini meliputi sebagai berikut:

a. Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Waktu (T)

b. Korelasi Kuat Tekan (MOR) terhadap Waktu (T)

c. Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Waktu Konstan

d. Korelasi Kuat Tekan (MOR) terhadap Waktu Konstan

3.2.1. Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Waktu (T)

Hubungan keelastisan dengan pertambahan waktu secara geometris adalah sebagai berikut:

MOE = aTb………_..………₍₃₎

bila diambil logarima kedua ruas persamaan tersebut maka diperoleh:

log MOE = log a + b log T………₍₄₎

Analog dengan persamaan linier y = a + bx

Di mana:

y = log MOE a = log a x = log T

Untuk memperoleh konstanta a dan b digunakan metode kuadrat terkecil melalui persamaan regresi linier, yaitu:



















2

2 2 X X n XY X X Y a         











2

2 X X n Y X XY n b        

Dengan cara yang sama untuk sifat-sifat yang lain, yaitu:

3.2.2. Korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Waktu (T)

Hubungan kekuatan tekan dengan pertambahan waktu secara geometris sebagai berikut:

MOR = aTb ………_..………₍₅₎

bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut maka diperoleh:

log MOR = log a + b log T………₍₆₎

3.2.3. Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Kadar Pengisi Sampel (C) dengan Waktu Konstan

Hubungan keelastisan terhadap naiknya kadar pengisi sampel dengan waktu konstan secara geometris sebagai berikut:

Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut diperoleh:

log MOE = log a + b log C……… …₍₈₎

3.2.4. Korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Kadar Pengisi Sampel (C) dengan Waktu Konstan

Hubungan kekuatan tekan terhadap naiknya kadar pengisi sampel dengan waktu konstan secara geometris sebagai berikut:

MOR = aCb………_...…₍₉₎

Bila diambil logaritma kedua ruas persamaan tersebut diperoleh:

log MOR = log a + b log C ………_.(10)

3.3. Algoritma Analisis Simulasi

Pengertian algoritma menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia terbitan Balai Pustaka 1988 adalah urutan logis pengambilan keputusan untuk pemecahan masalah. Pada ilmu komputer atau informatika, algoritma merupakan pusatnya dimana banyaknya cabang ilmu komputer yang diacu dalam terminologi algoritma, yang berisi langkah-langkah penyelesaian suatu masalah. Langkah-langkah tersebut dapat berupa runtunan aksi, pemilihan aksi dan pengulangan aksi. Ketiga jenis langkah tersebut membentuk konstruksi suatu logaritma. Proses dengan melaksanakan atau mengeksekusi algoritma yang menjabarkan proses tersebut merupakan pemrosesan yang dilakukan oleh alat yang disebut dengan komputer.

Algoritma memiliki beberapa ciri sebagai berikut (Suarga, 2006):

1. Algoritma memiliki awal dan akhir. Suatu algoritma harus berhenti setelah

mengerjakan serangkaian tugas atau dengan kata lain suatu algoritma memiliki langkah yang terbatas.

2. Setiap langkah harus didefenisikan dengan tepat sehingga tidak memiliki arti

3. Memiliki masukan (input).

4. Memiliki keluaran (out put).

5. Algoritma harus efektif, bila diikuti benar-benar akan menyelesaikan persoalan.

Konsep pemrograman dapat juga digambarkan dengan menggunakan flowchart (diagram alir) yang berupa untaian simbol gambar (chart) yang menunjukkan aliran (flow) dari proses terhadap data (Suarga, 2006).

Ada 2 jenis flowchart yaitu (Zarlis dan Handrizal, 2007):

1. Flowchart sistem yaitu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang

menggambarkan urutan prosedur dan proses suatu file di dalam media lain, dalam suatu sistem pengolahan data.

2. Flowchart program yaitu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang

menggambarkan urutan proses dan hubungan antar proses secara detil di dalam suatu program.

Berikut ini adalah beberapa contoh simbol flowchart yang telah disepakati bersama dalam dunia pemrograman (Zarlis dan Handrizal, 2007):

Proses Data Input/output data

Proses Alternatif Lambang Fungsi

Seleksi/pilihan Untuk mulai atau selesai

Definisi awal dari data Penghubung halaman yang

berbeda

Penghubung pada halaman Garis Penghubung

Dalam pembuatan suatu program yang utuh perlu dilakukan perancangan algoritma sehingga dapat memperjelas langkah-langkahnya. Berikut ini akan dilakukan pembuatan algoritma program simulasi untuk menentukan elastisitas, dan kuat tekan.

3.3.1. Algoritma Program Simulasi untuk Menentukan Keelastisan

Adapun algoritma untuk menentukan keelastisan adalah sebagai berikut: INPUT :

P = beban patah (kg) L = jarak sanggah (cm) l = lebar specimen (cm) t = tebal specimen (cm) y = jarak defeksi (cm) PROSES

1. Kalkulasi keelastisan

2. Kalkulasi logaritma keelastisan

3. Kalkulasi logaritma waktu

4. Kalkulasikan perkalian logaritma keelastisan dan logaritma waktu

5. Kalkulasikan logarima waktu kuadrat

6. Dilakukan perulangan untuk 6 data

7. Kalkulasi sigma logaritma keelastisan

8. Kalkulasikan sigma logaritma waktu

9. Kalkulasikan sigma logaritma keelastisan dan logaritma waktu

10.Kalkulasikan sigma waktu kuadrat

11.Kalkulasikan kuadrat sigma logaritma suhu

12.Kalkulasikan logaritma a

13.Kalkulasikan antilogaritma a

14.Kalkulasi b

OUT PUT

1. Untuk memperoleh hasil tekan key shift + enter

2. Plot grafik dengan memblok seluruh program lalu ditekan key Ctrl + Y

3.3.2. Algoritma Program Simulasi untuk Menentukan Kekuatan Tekan

Adapun algoritma untuk menentukan keelastisan adalah sebagai berikut: INPUT :

P = beban patah (kg) L = jarak sanggah (cm) l = lebar specimen (cm) t = tebal specimen (cm) y = jarak defeksi (cm) b, h = dimensi, sampel PROSES

1. Kalkulasi kuat tekan

2. Kalkulasi logaritma kuat tekan

3. Kalkulasi logaritma waktu

4. Kalkulasikan perkalian logaritma kuat tekan dan logaritma waktu

5. Kalkulasikan logaritma waktu kuadrat

6. Dilakukan perulangan untuk 6 data

7. Kalkulasi sigma logaritma kuat tekan

8. Kalkulasikan sigma logaritma waktu

10.Kalkulasikan sigma waktu kuadrat

11.Kalkulasikan kuadrat sigma logaritma suhu

12.Kalkulasikan logaritma a

13.Kalkulasikan antilogaritma a

14.Kalkulasi b

15.Kalkulasi kuat tekan

OUT PUT

1. Untuk memperoleh hasil tekan key shift + enter

3.3.3. Flowchart korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Waktu (T)

Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi keelastisan terhadap waktu:

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai keelastisan komposit. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai keelastisan hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik.

F

F T

for i = 1 to n Start

If a & b = 0 Input waktu (T) MOE = a * pangkat (T,b)

Cetak MOE

Hitung MOE lagi _End

Input jumlah data (n) Inisialisasi Xtot = 0, Ytot = 0

X2_{tot = 0, XYtot = 0}

MOE=(P*L^3_)/(4*y*l*t^3₎

Ytot = Ytot + log (MOEi)

Xtot = Xtot + log (Ti)

XYtot = XYtot + log (Ti)* log (MOEi)

X2_{tot = X}2_{tot + log (Ti)* log (Ti)}

E o F

log a = (Ytot * X2tot– X tot * XYtot) /

n*Xa = log lnv(log a) 2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

b = (n*XYtot– X tot *Ytot) /

(n*X2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

Update nilai a dan b F

T T

3.3.4. Flowchart korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Waktu (T)

Berikut ini akan diperlihatkan flowchart korelasi kekuatan tekan terhadap waktu.

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai kuat tekan komposit. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai kuat tekan hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik.

T

F

F for i = 1 to n

Start

If a & b = 0

Input waktu (T)

MOR = a * pangkat (T,b)

Cetak MOR

Hitung MOR lagi

End

Input jumlah data (n)

Inisialisasi Xtot = 0, Ytot = 0

X2_{tot = 0, XYtot = 0}

MOR=(3*P*L)/(2*l*t^2₎

Ytot = Ytot + log (MORi)

Xtot = Xtot + log (Ti)

XYtot = XYtot + log (Ti)* log (MORi)

X2_{tot = X}2_{tot + log (Ti)* log (Ti)}

E o F

log a = (Ytot * X2tot– X tot * XYtot) /

n*X2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

a = log lnv(log a)

b = (n*XYtot– X tot *Ytot) /

(n*X2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

Update nilai a dan b F

T T

3.3.5. Flowchart Korelasi Keelastisan (MOE) terhadap Kadar Pengisi Sampel

(C) dengan Waktu Konstan

Berikut ini akan diperlihatkan flowchart keelastisan terhadap kadar pengisi sampel dengan waktu konstan.

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai keelastisan komposit terhadap kadar pengisi dengan waktu konstan. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai keelastisan hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik.

F

T

F

for i = 1 to n Start

If a & b = 0

Input Kadar Pengisi(C)

MOE = a * pangkat (C,b)

Cetak MOE

Hitung MOE lagi

End

Input jumlah data (n)

Inisialisasi

Xtot = 0, Ytot = 0

X2_tot = 0, XYtot = 0

Input data MOE, C

Ytot = Ytot + log (MOEi)

Xtot = Xtot + log (Ci)

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (MOEi)

X2_{tot = X}2_{tot + log (Ci)* log (Ci)}

E o F

log a = (Ytot * X2tot_– X tot * XYtot) /

n*X2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

a = log lnv(log a) b = (n*XYtot– X tot *Ytot) /

(n*X2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

Update nilai a dan b F

T T

3.3.6. Flowchart Korelasi Kekuatan Tekan (MOR) terhadap Kadar Pengisi Sampel (C) dengan Waktu Konstan

Berikut ini akan diperlihatkan flowchart keelastisan terhadap kadar pengisi sampel dengan waktu konstan.

Tujuan flowchart di atas adalah untuk melakukan proses menghitung nilai kuat tekan komposit terhadap kadar pengisi dengan waktu konstan. Hasil yang ditunjukkan berupa nilai keelastisan hasil eksperimen, hasil simulasi dan grafik.

F

F T

for i = 1 to n Start

If a & b = 0

Input Kadar Pengisi(C)

MOR = a * pangkat (C,b)

Cetak MOR

Hitung MOR lagi

End

Input jumlah data (n)

Inisialisasi Xtot = 0, Ytot = 0

X2_{tot = 0, XYtot = 0}

Input data MOR, C

Ytot = Ytot + log (MORi)

Xtot = Xtot + log (Ci)

XYtot = XYtot + log (Ci)* log (MORi)

X2_{tot = X}2_{tot + log (Ci)* log (Ci)}

E o F

log a = (Ytot * X2tot– X tot * XYtot) /

n*X2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

a = log lnv(log a)

b = (n*XYtot– X tot *Ytot) /

(n*X2_{tot– pangkat (Xtot, 2)}

Update nilai a dan b F

T T

10 15 20 25 30

t

H

menit

L

87.2

87.4 87.6 87.8 88 88.2

E

H

kgf

L

_{Grafik Elastisitas Vs Waktu} BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis Simulasi Keelastisan (MOE) dan Kuat Tekan (MOR) terhadap Waktu (T)

4.1.1. Keelastisan (MOE)

Hasil analisis simulasi korelasi keelastisan terhadap waktu dengan berbagai variasi persentase penambahan polietilena dengan batas waktu minimum 5 menit dan waktu maksimum diperlihatkan pada Gambar 4.1 (penggunaan sampel polietilena 100%), Gambar 4.2 (penggunaan sampel polietilena 90%), Gambar 4.3 (penggunaan sampel polietilena 80%), Gambar 4.4 (penggunaan sampel polietilena 70%) dan Gambar 4.5 (penggunaan sampel polietilena 60%).

Gambar 4.1. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 100% dengan Simulasi

Elastisitas Polietilena 100 % 89.78

81.26

90.91 90.84 91.24

81.2 80

82 84 86 88 90 92

0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (menit)

E

la

s

ti

s

it

a

s

(

k

g

f)

Gambar 4.1a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 100% dengan Eksperimen

Dari Gambar 4.1 di atas dapat dilihat bahwa dengan metode simulasi untuk sampel PE 100% menunjukkan bahwa bertambahnya waktu maka nilai elastisitasnya cenderung menurun atau dengan kata lain terjadi korelasi negatif antara elastisitas dengan pertambahan waktu. Sedangkan hasil eksperimen menunjukkan nilai elastisitas yang fluktuatif dengan bertambahnya waktu. Hasil eksperimen yang fluktuatif ini diduga akibat pengambilan data yang kurang teliti. Dari Gambar 4.1 diperoleh nilai elastisitas untuk sampel polietilena 100% pada waktu 5 menit: 88,20 kgf; waktu 10 menit: 87,70 kgf; waktu 15 menit: 87,41 kg; waktu 20 menit: 87,21 kgf; waktu 25 menit: 87,05 kgf; waktu 30 menit: 86,92 kgf.

10 15 20 25 30

t

H

menit

L

87.5 90 92.5 95 97.5 100

E

H

kgf

L

Grafik Elastisitas Vs Waktu

Gambar 4.2. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 90% dengan Simulasi

Elastisitas Polietilena 90 % 108.73

81.89

91.16 90.82 91.25

81.28 80 85 90 95 100 105 110

0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (menit) E la s ti s it a s (k g f)

Gambar 4.2a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 90% dengan Eksperimen

Dari Gambar 4.2 dan 4.2a di atas dapat dilihat bahwa dengan bertambahnya waktu maka nilai elastisitasnya cenderung menurun. Pada kedua gambar tersebut

dapat disimpulkan bahwa hasil simulasi dan eksperimen menghasilkan korelasi yang negatif antara nilai elastisitas dengan pertambahan waktu menggunakan PE 90%. Dari Gambar 4.2 diperoleh bahwa nilai elastisitas untuk sampel polietilena 90% pada waktu 5 menit: 101,45 kgf; waktu 10 menit: 94,33 kgf; waktu 15 menit: 90,40 kgf; waktu 20 menit: 87,71 kgf; waktu 25 menit: 85,68 kgf; waktu 30 menit: 84,06 kgf.

Gambar 4.3. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 80% dengan Simulasi

Elastisitas Polietilena 80 %

108.33

91.66 _{90.96 90.82}

81.65 81.38 80

85 90 95 100 105 110

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (menit)

E

la

st

is

it

a

s

(k

g

f)

Gambar 4.3a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 80% dengan Eksperimen

10 15 20 25 30

t

H

menit

L

90

95 100 105

Dari Gambar 4.3 di atas dapat dilihat bahwa dengan bertambahnya waktu maka nilai elastisitasnya cenderung menurun dengan menggunakan simulasi. Kemudian, hasil eksperimen juga menunjukkan nilai elastisitas cenderung menurun dengan bertambahnya waktu. Dengan kata lain, pada kedua pendekatan tersebut baik dengan simulasi dan eksperimen menunjukkan bahwa korelasi antara nilai elastisitas dan pertambahan waktu adalah negatif. Dari Gambar 4.3 didapatkan nilai elastisitas untuk sampel polietilena 80% pada waktu 5 menit: 106,46 kgf; waktu 10 menit: 95,99 kgf; waktu 15 menit: 90,35 kgf; waktu 20 menit: 86,55 kgf; waktu 25 menit: 83,71 kgf; waktu 30 menit: 81,46 kgf.

Gambar 4.4. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 70% dengan Simulasi

10 15 20 25 30

t

H

menit

L

85

90 95 100

Elastisitas 70 % 108.55 91.37 70.76 90.88 84.17 81.2 70 75 80 85 90 95 100 105 110

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (menit) E la st is it a s (k g f)

Gambar 4.4a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 70% dengan Eksperimen

Dari Gambar 4.4 menunjukkan bahwa dengan bertambahnya waktu maka nilai elastisitasnya cenderung menurun dengan menggunakan simulasi. Kemudian, dengan eksperimen menunjukkan pola yang menurun. Namun, dengan waktu eksperimen 5 menit, 10 menit dan 15 menit menunjukkan pola yang menurun. Selanjutnya, untuk eksperimen waktu 20 menit mengalami kenaikan nilai elastisitas, dan kemudian nilai elastisitasnya menurun pada waktu 25 dan 30 menit. Secara umum, baik dengan simulasi maupun eksperimen menunjukkan bahwa korelasi antara nilai elastisitas dengan pertambahan waktu adalah negatif untuk sampel PE 70%. Dari Gambar 4.4 didapatkan nilai elastisitas untuk sampel polietilena 70% pada waktu 5 menit: 101,77 kgf; waktu 10 menit: 92,19 kgf; waktu 15 menit: 87,02 kgf; waktu 20 menit: 83,52 kgf; waktu 25 menit: 80,91 kgf; waktu 30 menit: 78,83 kgf.

Gambar 4.5. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 60% dengan Simulasi

Elastisitas Polietilena 60 % 89.79 91.5 90.75 90.8 82.8 75.72 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95

0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (menit) E la s ti s it a s ( k g f)

Gambar 4.5a. Korelasi antara Elastisitas terhadap Waktu untuk Sampel PE 60% dengan Eksperimen

10 15 20 25 30

t

H

menit

L

86

88 90 92

Dari Gambar 4.5 dan 4.5a di atas menunjukkan bahwa pola korelasi antara nilai elastisitas dengan pertambahan waktu dengan PE 60% mempunyai kecenderungan negatif. Dari Gambar 4.5 didapatkan nilai elastisitas untuk sampel polietilena 60% pada waktu 5 menit: 93,35 kgf; waktu 10 menit: 88,98 kgf; waktu 15 menit: 86,51 kgf; waktu 20 menit: 84,80 kgf; waktu 25 menit: 83,50 kgf; waktu 30 menit: 82,45 kgf.

4.1.2. Kuat Tekan (MOR)

Hasil analisis simulasi korelasi kuat tekan terhadap waktu dengan berbagai variasi persentase penambahan polietilena dengan batas waktu minimum 5 menit dan waktu maksimum 30 menit diperlihatkan pada Gambar 4.6 (penggunaan sampel polietilena 100%), Gambar 4.7 (penggunaan sampel polietilena 90%), Gambar 4.8 (penggunaan sampel polietilena 80%), Gambar 4.9 (penggunaan sampel polietilena 70%) dan Gambar 4.10 (penggunaan sampel polietilena 60%).

Gambar 4.6. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel PE 100% dengan Simulasi

10 15 20 25 30

t

H

menit

L

10

12 14

Kuat Tekan Polietilena 100 %

6.9

11.9

8.5

13.1 13.5

18.3

6 8 10 12 14 16 18 20

0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (menit)

K

u

a

t

T

e

k

a

n

(

k

g

f)

Gambar 4.6a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel PE 100% dengan Eksperimen

Dari Gambar 4.6 dan 4.6a di atas dapat dilihat bahwa baik dengan simulasi maupun eksperimen, bertambahnya waktu maka nilai kuat tekan cenderung meningkat untuk sampel PE 100%. Atau dengan kata lain, korelasi antara kuat tekan dengan pertambahan waktu adalah positif. Dari Gambar 4.6 diperoleh bahwa nilai kuat tekan untuk sampel polietilena 100% pada waktu 5 menit: 6,99 kgf; waktu 10 menit: 9,55 kgf; waktu 15 menit: 11,46 kgf; waktu 20 menit: 13,05 kgf; waktu 25 menit: 14,43 kgf; waktu 30 menit: 15,66 kgf.

Gambar 4.7. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel PE 90% dengan Ssimulasi

Kuat Tekan Polieilena 90 %

15.3 12.9 12.6 8.6 9.8 16.8 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (menit) K u a t T e k a n (k g f)

Gambar 4.7a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel PE 90% dengan Eksperimen

Dari Gambar 4.7 di atas dapat dilihat bahwa dengan bertambahnya waktu maka nilai kuat tekannya cenderung menurun atau terjadi korelasi negatif antara kuat tekan dengan pertambahan waktu untuk PE 90% dengan simulasi. Sedangkan hasil

10 15 20 25 30 t

H

menit

L

11.5 12.5 13 13.5

14

eksperimen menunjukkan pola seperti kurva U, di mana mulai dari waktu 5 menit sampai dengan waktu 20 menit mengalami pola yang menurun, kemudian pada waktu 25 dan 30 menit mengalami pola yang naik. Dari Gambar 4.7 didapatkan nilai kuat tekan untuk sampel polietilena 90% pada waktu 5 menit: 14,05 kgf; waktu 10 menit: 12,94 kgf; waktu 15 menit: 12,33 kgf; waktu 20 menit: 11,91 kgf; waktu 25 menit: 11,60 kgf; waktu 30 menit: 11,35 kgf.

Gambar 4.8. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel PE 80% dengan Simulasi

Kuat Tekan 80 %

16.6 14.7 9.6 6.9 16.6 12.9 6 8 10 12 14 16 18

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (menit) K u a t T e k a n ( k g f)

Gambar 4.8a. Korelasi antara Kuat Tekan terhadap Waktu untuk Sampel PE 80% dengan Eksperimen

10 15 20 25 30

t

H

menit

L

12

13 14

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Hasil yang diperoleh dari simulasi korelasi sifat mekanik polietilena dengan persentase penambahan serat batang pisang pada waktu yang berbeda dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Dari perbandingan antara hasil simulasi dan eksperimen dapat disimpulkan bahwa analisis simulasi untuk elastisitas dan kuat tekan dapat diperoleh perubahan yang fluktuatif akibat dari kenaikan waktu dan juga dapat dianalisis dengan interval waktu yang konstan.

2. Hasil terbaik yang diperoleh dengan hasil simulasi adalah komposisi 90% polietilena dan 10% serat batang pisang pada waktu pengukuran 30 menit dengan nilai keelastisan 84,06 kgf dan kuat tekan 11,35 kgf.

3. Hasil metode simulasi fluktuatif terhadap hasil metode eksperimen.

4. Faktor ketelitian pada metode eksperimen dapat mempengaruhi perbedaan hasil antara simulasi dengan eksperimen.

5. Hal lain yang mempengaruhi perbedaan adalah minimnya data yang diperoleh pada metode eksperimen sehingga nilai rata-ratanya berbeda dengan metode simulasi.

5.2. Saran

Untuk menyempurnakan penelitian ini dan penelitian yang berkaitan dengannya, maka disarankan:

1. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan menggunakan program komputasi yang lebih baik dan lebih canggih sesuai dengan perkembangan program komputasi.

2. Melakukan variasi campuran komposisi polietilena dan serat batang pisang yang lebih banyak sehingga memperoleh simulasi yang lebih detil tentang hubungan waktu dengan sifat polietilena dengan serat batang pisang, yaitu kuat tekan dan keelastisannya.

DAFTAR PUSTAKA

Berger, W.M., Keck, Morgenstern. 1989. Cellulose-based Composite Fibres In Cellulosics Utilisation, Researsch and Rewards Cellulosics, H. Inagaki and G.O. Philips (eds), Elsevier Appl.

Cowd, M.A. 1991. Kimia Polimer. ITB Press. Bandung.

Djunaidi, M., Nugroho, M.T., Anton, Johan. 2006. Simulasi Group Technologi Sistem untuk Meminimalkan Biaya Material Handling dengan Metode Heuristic. Jurnal Ilmiah. Teknik Industri. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Vol 4. No.3.

Gray, J. 2008. Stringvacua, A Mathematica Package for Studying Vacuum

Configurations in String Phenomenology. Institut d’_{Astrophysique de Paris}

and APC. Universite de Paris 7. 98 bis. Bd. Arago 75014, Paris. France. Juliandi Siregar. 2008. Studi Analisis tentang Hubungan Suhu Sintering terhadap

Karakter Keramik Berpori Cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2) secara Simulasi dengan Program Mathematica 5.1. Tesis S-2 Fisika. USU. Medan.

Lawrence, H. Van Vlack. 1993. Ilmu dan Teknologi Bahan. Erlangga. Jakarta.

Maitre, D., Mastrolia, P. 2007. S@M a Mathematica Implementation of the Spinor-Helicity Formalism. Institut fur Theoretische Physik University of Zurich Winterthurerstrasse 190.CH-8057 Zurich.

Mayer, Bill.W.F. 1991. Textbook of Polymer Science, 3rd

ed. Jhon Wiley & Sons, New York.

Munir, Rinaldi. 1999. Algoritma dan Pemrograman dalam Bahasa Pascal dan C. Penerbit Informatika. Bandung.

Pudjiastuti, W. 2007. Trend Penggunaan dan Kegunaan Palet Plastik, J. Prosiding Simposium Nasional Polimer VI.pp.121-123.

Ramzah, Ram. 2008. Karakteristik Termoplastik Polietilena dengan Serat Batang Pisang sebagai Komposit untuk Bahan Palet Kayu. Tesis S-2 Fisika, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Skorupski, A.A. 2007. Programs in Mathematica Relevant to Phase Integral Approximation for Coupled ODEs of the Schrodinger Type. Journal: Departement of Theoretical Physics. Soltan Institute for Nuclear Studies. Warsawa. Poland.

Stevan, C., Chapra, Raymond P., Canale, S. Sardy. 1998. Metode Numerik untuk Tehnik dengan Penerapan pada Komputer Pribadi. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Suarga. 2006. Algoritma Pemrograman. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Wirjosentono, B. 1998. Struktur dan Sifat Mekanis Polimer. Intan Dirja Lela Press. Medan.

Wolfram, Stephen. 1991. Mathematic A System for Doing Mathematic by Computer,

2nd Edition. Addison-Wesley Publishing Company, Inc, Redwood City.

California.

Zarlis, M., Handrizal. 2007. Bahasa Pemrograman Konsep dan Aplikasi dalam C ++. USU Press. Medan.

Zarlis, M., Sembiring, R.W., Siregar, L., Firdaus, M. 2005. Pengantar Teknologi Informasi. USU. Medan.

_______, 2009a. Mathematica Komputer.

http://www.math.ipb.ac.id/e-learning/course. Diakses pada tanggal 20 February 2009 jam 23.44 WIB. ________, 2009b. Ilmu Komputer. http : // www . id . wikipedia. org / wiki /

ilmu_komputer. Diakses pada tanggal 21 February 2009 jam 6.54 WIB. ________, 2009c. Mathematica Internet. http://www.internetmathematics.org/

Diakses pada tanggal 21 February 2009 jam 9.12 WIB.

_______, 2009d. Matemática Komputer. http : // www . ams . org / mcom / aboutmcom.html/ Diakses pada tanggal 21 February 2009 jam 9.29 WIB. _______, 2009e. Animasi Grafik dengan Mathematica. http://www. Blog .

rosihnari.net/animasi-visualisasi-grafik-kurva-linear-dengan Mathematica. Diakses pada tanggal 21 February 2009 jam 9.37 WIB.

________, 2009f. Komputer Pemula. http://www. komputerpemula. bolgspot com. Diakses pada tanggal 21 February 2009 jam 9.51 WIB.

Lampiran A : Data Hasil Pengukuran Kuat Tekan dan Elastisitas Sampel Polietilena (%) Waktu (menit) Kekuatan tekan Eksperimen (kgf) Kekuatan tekan Simulasi (kgf) Keelastisan Eksperimen (kgf) Keelastisan Simulasi (kgf)

5 6,90 6,99 89,78 88,20

10 11,90 9,55 81,26 87,70

100 15 8,50 11,46 90,91 87,41

20 13,0 13,05 90,84 87,21

25 13,50 14,43 91,24 87,05

30 18,30 15,66 81,20 86,92

5 15,30 14,05 108,73 101,45

10 12,90 12,94 81,89 94,33

90 15 12,60 12,33 91,16 90,40

20 8,60 11,91 90,82 87,71

25 9,80 11,60 91,25 85,68

30 16,80 11,35 81,28 84,06

5 16,60 14,88 108,33 106,46

10 14,70 13,19 91,66 95,99

80 15 9,60 12,29 90,96 90,35

20 6,90 11,69 90,82 86,55

25 16,60 11,24 81,65 83,71

30 12,90 10,89 81,38 81,46

5 12,60 9.18 108,55 101,77

10 7,50 10,10 91,37 92,19

70 15 7,40 10,69 70,76 87,02

20 11,30 11,12 90,88 83,52

25 12,10 11,47 84,17 80,91

30 15,60 11,77 81,2 78,83

5 7,50 10,40 89,79 93,35

10 12,60 9,40 91,5 88,98

60 15 10,40 8,86 90,75 86,51

20 9,10 8,50 90,8 84,80

25 16,50 8,23 82,8 83,50

Lampiran B: Data Hasil Pengukuran Kuat Tekan dan Elastisitas dengan Waktu Konstan Waktu (menit) Sampel Polietiena (%) Kuat tekan Eksperimen (kgf) Kuat tekan Simulasi (kgf) Keelastisan Eksperimen (%) Keelastisan Simulasi (%)

100 6,90 11,51 89,78 101,07

90 15,30 11,31 108,73 101,13

5 80 16,60 11,09 108,33 100,43

70 12,60 10,84 108,33 99,64

60 7,50 10,56 88,79 98,74

100 11,90 12,57 81,26 82,04

90 12,90 12,15 81,80 84,36

10 80 14,70 11,69 91,66 87,02

70 7,50 11,20 91,37 90,15

60 12,60 10,65 91,50 93,89

100 8,50 14,99 90,91 90,42

90 12,60 13,16 91,16 88,67

15 80 9,60 11,37 90,96 86,75

70 7,40 9,63 70,76 84,62

60 10,40 7,95 90,75 82,23

100 13,10 10,28 90,84 90,83

90 8,60 9,96 90,82 90,83

20 80 6,90 9,60 90,82 90,83

70 11,30 9,22 90,88 90,82

60 9,10 8,80 90,80 90,82

100 13,50 11,92 91,24 90,53

90 9,80 12,57 91,25 88,56

25 80 16,60 13,33 90,82 86,41

70 12,10 14,24 84,17 84,03

60 16,50 15,38 82,80 81,36

100 18,30 22,89 81,20 82,40

90 16,80 16,92 81,28 81,39

30 80 12,90 12,07 81,38 80,27

70 15,60 8,23 81,20 79,02