Laporan Pratikum Fisika Dasar I Elastisi

(1)

Laporan Pratikum Fisika Dasar I

Elastisitas

Dosen Pengasuh : Jumingin, S. Si

Disusun oleh : Kelompok 3 1. Ade Nuraini

(14221002) 2. Ahmad Agung Anggara (14221003) 3. Arin

(14221007)

4. Aulia Indillah (14221011)

5. Desinta Jaya Ardina (14221019) 6. Diana Putri Lorena (14221023)

7. Diki Indrawan (14221024)

8. Erlinda Pratiwi (14221032)

9. Heni Novita Harianingsih (14221039)

10. Herti Agustina (14221040)

Program Studi Tadris Matematika

Fakultas Tarbiyah dan Keguruan

Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang

2014

(2)

Assalamu’alaikum Warahmatullah Wabarakatuh

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga laporan praktikum ini dapat terselesaikan. Tak lupa pula salam dan taslim tak henti-hentinya kita haturkan kepada junjungan Nabi Muhammad SAW, Nabi pembawa obor keselamatan dunia wal akhirat. Amin.

Materi mengenai Elastisitas ini sangat memiliki peran yang sangat penting untuk hidup dan kehidupan kita. Hubungan antara setiap jenis tegangan dengan regangan yang bersangkutan penting peranannya dalam cabang fisika yang disebut dengan teori elastisitas.

Semoga laporan praktikum ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya para mahasiswa. Kami sadar bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Untuk itu, kepada dosen pembimbing, kami meminta masukannya demi perbaikan pembuatan makalah kami di masa yang akan datang dan mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca.

Wassalamu’alaikum Warahmatullah Wabarakatuh

Palembang, Oktober 2014

Penulis

i BAB I

(3)

PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, dimulaidari yang ada dari diri kita sendiri seperti gerak yang kita lakukan setiap saat,energi yang kita pergunakan setiap hari sampai pada sesuatu yang berada diluar diri kita, seperti yang ada dilingkungan kita. Dalam jenjang perguruan tinggi, seorang mahasiswa diharapkan tidak hanya mengikuti perkuliahan dengan baik, namun lebih dari itu juga dituntut untuk mendalami dan menguasai disiplin ilmu yang dipelajarinya sehingga nantinya akan menghasilkan sarjana-sarjana yang berkualitas dan mampu mengaplikasikannya dalam kehidupan nyata dan bermanfaat bagi masyarakat.

Tugas yang diberikan kepada mahasiswa tidak akan dikuasai sempurna tanpa adanya praktek-praktek yang merupakan salah satu sarana yang baik untuk menguasai ilmu sekaligus mempraktekannya. Demikian juga dengan praktikum Fisika Dasar I ini. Dengan latar belakang itulah, maka kami mahasiswa matematika 1 semester I diberi tugas praktikum mata kuliah Fisika Dasar tentang Elastisitas yang dilaksanakan di Laboratorium Fisika dibawah bimbingan dosen dan team asisten pembantu dosen.

B. Tujuan

Adapun tujuan dari pada percobaan kali ini adalah yaitu: 1. Dapat memahami Hooke mengenai elastisitas dari bahan kerja.

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

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

(4)

Elastis menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia berarti mudah berubah bentuknya dan mudah kembali ke bentuk asal. Elastisitas menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia adalah keadaan elastis. Elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk semula ketika gaya luar yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan. Perubahan bentuk tersebut dapat berupa pertambahan atau pengurangan panjang. (Bueche, 2006)

B. Benda Elastis dan Benda Plastis

Bahan elastis ialah bahan yang mudah diregankan serta selalu cenderung pulih ke keadaan semula, dengan mengenakan gaya reaksi elastis atas gaya tegangan yang meregangkannya. Pada hakikatnya semua bahan memiliki sifat elastismeskipun boleh jadi amat sukar direnggangkan.

Jika gaya diberikan pada benda elastis, benda tersebut mampu kembali ke bentuk semula. Sifat dari benda elastis adalah lentur, fleksibel, dapat mengikuti bentuk dan tidak getas. Sedangkan jika gaya diberikan pada benda plastis, benda tersebut tidak akan kembali ke bentuk semula. Sifat dari benda plastis adalah getar, keras namun relatif mudah hancur dibanding benda pejal atau solid. (Soedojo, 2004)

C. Tegangan dan Regangan

Hubungan antara setiap jenis tegangan dengan regangan yang bersangkutan penting peranannnya dalam cabang fisika yang disebut teori elastisitas pada ilmu kekuatan bahan dibidang engineering. Apabila suatu jenis tegangan dilukiskan grafiknya terhadap regangannya, akan ternyata bahawa diagram tegangan – regangan yang kita peroleh berbeda – beda bentuknyamenurut jenis bahannya. Dua bahan yang termasuk jenis bahan yang

(5)

sangat penting dalam ilmu dan teknologi dewasa ini ialah logam dan karet yang divulkanisir.

Gambar1.1 Sebuah diagram tegangan – regangan suatu logam kenyal yang menderita tarikan. Bahkan di antara logam – logam, perbedaan tersebut sangatlah luasnya.

Gambar 1.1 memperlihatkan sederhana dan regangannya menunjukkan prosentase perpanjangan. Di bagian awal kurva (sampai regangan yang kurang dari 1 %), tegangan dan regangan adalah proporsional sampai titik a (batas proporsionalnya) tercapai.

Menurut Hooke regangan sebanding dengan tegangannya, dimana yang dimaksud dengan regangan adalah prosentase perubahan dimensi. Tegangan ialah gaya yang menegangkan persatuan luas penampang yang dikenainya. Kita kenal 3 macam regangan, yakni regangan panjang, regangan volum, dan regangan sudut. (Zemansky, 1982)

Ada tiga macam gerangan yaitu regangan panjang, regangan volum dan regangan, dan regangan sudut. 1. Regangan Panjang

Dengan panjang semula sewaktu tiada regangan, 10, dan

penambahan panjang Δ 1 akibat tegangan, regangannya diberikan oleh Δ 1/10, sedangkan jikalau luas penampangnya A

(6)

dan gaya tegangan yang meregangkan ialah W, maka tegangannya adalah W/A. Berdasarkan hukum Hook ditulis:

Y(Δ 1/10) = W/A

Dengan tetapan pembanding lurus Y yang dinamakan modulus elastisitas Young.

2. Regangan Volum

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

Untuk itu menurut hukum Hook kita dapat menulis: B(-Δ V/V0) = P

Dengan B ialah apa yang disebut modulus ketegaran (modulus of rigidity) yang besarnya kurang lebih 1/3 modulus Young.

3. Regangan Sudut

Yang dimaksud dengan regangan sudut atau regangan luncuran sesudut ф ialah deformasi, yakni perubahan bentuk yang berkaitan dengan sudut luncuran. Berbeda dengan tegangan ataupun tekanan yang arahnya tegak lurus permukaan yang dikenainya, maka gaya luncuran F adalah pada arah meluncur sepanjang permukaan yang mengakibatkan timbulnya sudut luncuran. Sejalan dengan regangan-regangan lain, menurutkan hukum Hook, kita dapat menulis :

Mф = F/A

Dengan A ialah luas`permukaan yang dikenai gaya luncuran dan M adalah apa yang dinamakan modulus luncuran/Shear Modulus. (Soedojo, 2004)

D. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas adalah rasio antara tegangan dan regangan. Kebanyakan benda adalah elastis sampai ke suatu gaya dengan besar tertentu, yang biasa disebut sebagai batas elastisitas. Jika gaya yang diberikan pada benda

(7)

lebih kecil dari batas elastisnya, benda akan mampu kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Jika gaya yang diberikan lebih besar dari batas elastisnya, benda tidak akan kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Modulus elastisitas kayu dapat dihitung melalui pemberian beban sebagai tegangan yang diberikan pada kayu dan mengamati penunjukkan oleh garis rambut sebagai reganngannya. Tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan suatu regangan tertentu bergantung pada sifat bahan yang menderita tegangan itu. Perbandingan tegangan terhadap regangan, atau tegangan per satuan regangan, disebut modulus elastik bahan yang bersangkutan. Semakin besar modulus elastik, semakin besar pula tegangan yang diperilakukan untuk regangan tertentu.

Modulus Young atau Modulus elastisitas di definisikan sebagai Modulus elastisitas = tegangan_regangan

Modulus tersebut memilki satuan yang sama dengan tegangan yaitu N/m2 atau Pa. Modulus yang besar di butuhkan untuk menghasilkan regangan yang diberikan – benda tersebut kaku.

Oleh karena itu, Y = _{∆ L}F/A

/L0 =

FLo A ∆ L

Berbeda dengan konstanta k dalam Hukum Hooke, nilai Y hanya bergantung pada bahan kawat atau batang, dan tidak bergantung pada dimensi atau konfigurasinya. Sebagai konsenkuesinya, modulus Young adalah ukuran dasar yang penting dari perilaku mekanis bahan. (Bueche, 2006)

E. Modulus Bulk (B)

Modulus Bulk menggambarkan elastisitas volume suatu bahan. Modulus bulk = tegangan

regangan

B = _{∆ V}−∆ P

/V0 =

V0∆ P ∆ V

Tanda minus digunakan untuk meniadakan nilai numerik negatif dari ∆ V sehingga B sebagai bilangan positif. Modulus bulk memiliki satuan tekanan. Kebalikan dari modulus bulk disebut kemampuan tekan (kompresibilitas)

(8)

F. Modulus Geser (S)

Modulus geser menggambarkan elastisitas bentuk suatu bahan. Modulus geser = tegangan

regangan

S = −F/A

∆ L/L0 =

FL0

A ∆ L

Karena ∆ L biasanya sangat kecil, rasio ∆ L/L 0 adalah setara dengan sudut geser γ dalam radian. Dalam hal ini

S = F

A γ

(Bueche, 2006)

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

A. Waktu dan Tempat

Praktikum Fisika Dasar I mengenai Elastisitas ini, dilaksanakan pada Kamis, 2 Oktober 2014 pukul 13.30 – 15.00 WIB di laboratorium fisika Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang.

B. Alat

Alat yang digunakan di dalam praktikum ini adalah sebagai berikut : 1. Penyangga lengkap berfungsi untuk menyangga pegas dan beban. 2. Pegas berfungsi untuk menggantungkan beban.

3. Mistar berfungsi untuk mengukur panjangnya pegas yang disusun yang diberi beban.

4. Beban berfungsi untuk . Beban terdiri dari 5 macam, yaitu: a. m1 = 54,79 gram = 0, 5479 kg

b. m2 = 50 gram = 0, 05 kg

c. m3 = 20 gram = 0, 02 kg d. m4 = 10 gram = 0, 01 kg e. m5 = 10 gram = 0, 01 kg

C. Cara Kerja

Cara kerja dalam praktikum elastisitas ini adalah sebagai berikut. 1. Taruhlah pegas di penyangga lengkap.

(9)

2. Ukur panjang pegas mula-mula tanpa memberikan beban kepada pegas tersebut.

3. Susunlah pegas secara biasa. Kemudian, masukkan beban m1. Hitung dan catatlah panjang pegas tersebut setelah diberikan beban.

4. Tambahkan beban m2 di beban m1. Hitung dan catat kembali panjang pegas tersebut.

5. Tambahkan beban m3 di beban m1 dan m2. Hitung dan catat kembali panjang pegas tersebut.

6. Tambahkan beban m4 di beban m1, m2, dan m3. Hitung dan catat kembali panjang pegas tersebut.

7. Tambahkan beban m5 di beban m1, m2, m3, dan m4. Hitung dan catat kembali panjang pegas tersebut.

8. Dari pegas tersebut, lepaskanlah beban m5. Hitung dan catat kembali panjang pegas tersebut.

9. Lepaskanlah beban m4. Hiung dan catat kembali panjang pegas tersebut. 10. Lepaskanlah beban m3. Hitung dan catat kembali panjang pegas tersebut. 11. Lepaskanlah beban m2. Hitung dan catat kembali panjang pegas tersebut. 12. Lepaskanlah semua beban. Kemudian susun pegas secara seri.

13. Masukkan beban m1. Hitung dan catatlah panjang pegas tersebut. 14. Selanjutnya, ulangi langkah pada nomor 4 sampai nomor 11. 15. Lepaskanlah semua beban. Kemudian susun pegas secara paralel. 16. Masukkan beban m1. Hitung dan catatlah panjang pegas tersebut. 17. Selanjutnya, ulangi langkah pada nomor 4 sampai nomor 11. 18. Lepaskan semua beban dan pegas pada penyangga lengkap.

(10)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Diketahui :

m1 = 54,79 gram = 0,05479 kg m2 = 50 gram = 0,05 kg m3 = 20 gram = 0,02 kg m4 = 10 gram = 0,01 kg m5 = 10 gram = 0,01 kg

1. Pegas Biasa

Tabel 1. Hasil Pengamatan Pegas Biasa

No. Beban (kg) ∆x (m)

1. m1 0,055

2. m1 + m2 0,125

3. m1 + m2 + m3 0,155

4. m1 + m2 + m3 + m4 0,175

5. m1 + m2 + m3 + m4 + m5 0,185

6. m1 + m2 + m3 + m4 0,175

7. m1 + m2 + m3 0,155

8. m1 + m2 0,125

9. m1 0,055

k = ∑ k

(11)

∆k =

√

∑k2+n

(

k´

)

n(n−1)

√

(42,433)2+5

(

8,4866´

)

2 5(5−1)

√

1440,4476 30 =

_√

72,02238 =

√

72 = 6

√

Grafik Hubungan F dan ∆x pada pegas biasa

Object 47

Tan θ

= tan 45

ᵒ

= 1

k ¿∑ k n =

k1+k2+k3+k4+k5 5

(99,6x10−1

(

85,43x10−1

₎

(

81,8x10−1

₎

(

78,16x10−1

₎

+(79,39x10−1

)

= 42,433 5

(12)

= 8,4866

2. Pegas Disusun Secara Seri

Tabel 2. Hasil Pengamatan Pegas Disususn Secara Seri

No. Beban (kg) ∆x (m)

1. m1 0,125

2. m1 + m2 0,27

3. m1 + m2 + m3 0,33

4. m1 + m2 + m3 + m4 0,36

5. m1 + m2 + m3 + m4 + m5 0,39

6. m1 + m2 + m3 + m4 0,36

7. m1 + m2 + m3 0,33

8. m1 + m2 0,27

9. m1 0,125

k = ∑ k_n

∆k =

√

∑k2−n

(

k´

)

n(n−1)

√

(19,7439)2−5

(

3,94878´

)

2 5(5−1)

√

311,85728 20 =

√

15,592864 =

√

= 4

(13)

Object 73

Ks = 1

ks=

k1+ 1

k2+ 1

k3+ 1

k4+ 1

k5 = 1

4+ 1 4+

1 4+

1 4

= 5 4 =1 1₄

(14)

3. Pegas disusun secara paralel

Tabel 3. Hasil pengamatan pegas di susun secara paralel

No. Beban (kg) ∆x (m)

1. m1 0,015

2. m1 + m2 0,05

3. m1 + m2 + m3 0,065

4. m1 + m2 + m3 + m4 0,07

5. m1 + m2 + m3 + m4 + m5 0,075

6. m1 + m2 + m3 + m4 0,07

7. m1 + m2 + m3 0,065

8. m1 + m2 0,05

9. m1 0,015

k = ∑ k

= 116,509 5 =23,3018

∆k =

√

∑k2−n

(

k´

)

n(n−1)

√

(116,509)2−5(23,3018) 2 5(5−1)

√

10859,478 20 =

_√

542,9739 =

√

543 = 23,302 = 23

(15)

0.02 0.05 0.07 0.07 0.08 0

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Grafik Pegas Secara Paralel

Tan ᶿ = tan 45 ᵒ = 1

Kp = K1 + K2 + K3 + K4 + K5

= (365,3 x 10−1 _{) + (2135,8 x 10}−2 _{) + (195,1 x 10}−1 _{) +} (1954,1 x 10−2 _{) + (195,7 x} ₁₀−1 ₎

= 116,509

B. Pembahasan

Keterkaitan massa dengan pertambahan panjang

Semakin berat massa pada pegas, maka semakin panjang regangan pada pegas tersebut. Hal ini sejalan dengan pernyataan Hooke, yaitu “ Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis bahan maka pertambahan panjang pegas

berbanding

lurus/sebanding dengan gaya tariknya”, yang pernyataan ini dikenal dengan hukum Hooke.

(16)

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Semakin banyak beban yang ditambahkan pada pegas maka semakin panjang regangan yang terjadi pada pegas itu sendiri.

B. Saran

Demikianlah

Akhir kata, kami ucapkan terima kasih.

(17)

1. Soal Evaluasi

1. Gambarkan grafik antara F dan ∆x? 2. Jelaskan konsep dari hukum Hooke?

3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan elastisitas? Pembahasan :

1. Grafik Hubungan F dan ∆x pada pegas biasa

0.06 0.13 0.16 0.18 0.19

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Grafik Pegas Biasa

Grafik Hubungan F dan ∆x pada pegas yang disusun secara seri

0.13 0.27 0.33 0.36 0.39

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

(18)

Grafik Hubungan F dan ∆x pada pegas yang disusun secara paralel

0.02 0.05 0.07 0.07 0.08

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Grafik Pegas Secara Paralel

2. Konsep hukum Hooke ini menjelaskan fenomena fisis hubungan antara gaya yang diberikan pada pegas dan pertambahan panjang yang dialami oleh pegas. Besarnya perbandingan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas adalah konstan, yang kemudian disebut sebgai ketetapan pegas, yang menggambarkan sifat kekakuan dari pegas yang bersangkutan. “ Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis bahan maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus atau sebanding dengan gaya tariknya”, pernyataan ini diungkapkan pertama kali oleh Robert Hooke, yang kemudian dikenal dengan Hukum Hooke.

Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu

fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah pir atau pegas. Besarnya

gaya Hooke ini secara proporsional akan berbanding lurus dengan jarak

pergerakan pegas dari posisi normalnya, atau lewat rumus matematis dapat digambarkan sebagai berikut:

F= -kx di mana :

F adalah gaya (dalam unit newton)

k adalah konstante pegas (dalam newton per meter)

(19)

3. Elastisitas adalah sifat dimana benda kembali pada ukuran dan bentuk awalnya ketika gaya-gaya yang mendeformasikannya (mengubah bentuknya ) dihilangkan. Elastisitas yaitu kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk semula ketika gaya luar yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan. Perubahan bentuk tersebut dapat berupa pertambahan atau pengurangan panjang.

(20)

2. Gambar Alat Praktikum Elastisitas

Gambar 1. Penyangga Lengkap

Gambar 2. Pegas

(21)

(22)

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, Frederick J dan Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta

Soedojo, Peter, 2004. Fisika Dasar. Andi. Yogyakarta

Zemansky, Sears. 1982. Fisika untuk Universitas 1 Mekanika Panas Bunyi. Bina Cipta. Bandung.

(23)

DAFTAR ISI

Kata Pengantar... i

Daftar Isi... ii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1

B. Tujuan... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian Elastisitas... 2

B. Benda Elastis dan Benda Plastis... 2

C. Tegangan dan Regangan... 2

D. Modulus Elastisitas... 4

BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM A. Waktu dan Tempat... 6

B. Alat... 6

C. Cara Kerja... 6

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil... 8

B. Pembahasan... 13

BAB V PENUTUP A. Kesimpulan... 14

B. Saran... 14

Lampiran A. Soal Evaluasi... 15

B. Gambar... 17

Daftar Pustaka... 19 ii

(1)

Grafik Hubungan F dan ∆x pada pegas yang disusun secara paralel

0.02 0.05 0.07 0.07 0.08

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Grafik Pegas Secara Paralel

Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah pir atau pegas. Besarnya gaya Hooke ini secara proporsional akan berbanding lurus dengan jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya, atau lewat rumus matematis dapat digambarkan sebagai berikut:

F= -kx di mana :

F adalah gaya (dalam unit newton)

k adalah konstante pegas (dalam newton per meter)

(2)

(3)

2. Gambar Alat Praktikum Elastisitas

Gambar 1. Penyangga Lengkap

Gambar 2. Pegas

(4)

(5)

DAFTAR PUSTAKA

Bueche, Frederick J dan Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta

Soedojo, Peter, 2004. Fisika Dasar. Andi. Yogyakarta

Zemansky, Sears. 1982. Fisika untuk Universitas 1 Mekanika Panas Bunyi. Bina Cipta. Bandung.

(6)

DAFTAR ISI

Kata Pengantar... i

Daftar Isi... ii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1

B. Tujuan... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian Elastisitas... 2

B. Benda Elastis dan Benda Plastis... 2

C. Tegangan dan Regangan... 2

D. Modulus Elastisitas... 4

BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM A. Waktu dan Tempat... 6

B. Alat... 6

C. Cara Kerja... 6

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil... 8

B. Pembahasan... 13

BAB V PENUTUP A. Kesimpulan... 14

B. Saran... 14

Lampiran A. Soal Evaluasi... 15

B. Gambar... 17

Daftar Pustaka... 19 ii

Laporan Pratikum Fisika Dasar I Elastisi