KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

karunia-NYA sehingga laporan ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.

Selanjutnya, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu terciptanya karya tulis ilmiah ini :

1. Orang tua penulis yang telah memberi dukungan dan doanya terhadap

penulisan laporan ini.

2. Ibu Ir.Kartini Noor Hafni, MT sebagai dosen mata kuliah Penulisan Laporan

dan Teknik Presentasi yang telah memberi bimbingannya.

Adapun percobaan yang akan dibahas adalah “ MODULUS TARIKAN ”.

Adapun alasan penulis mengangkat percobaan karena adanya keinginan penulis

untuk menentukan nilai keelastisian suatu bahan secara praktek dan membantu

pemahaman pelajar maupun mahasiswa.

Medan, 22 Juni 2012Penulis

Suci Damayanti Sinaga SilviaNIM: 110405037 NIM: 110405038

i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR..............................................................................................i

DAFTAR ISI............................................................................................................ii

DAFTAR TABEL...................................................................................................iv

DAFTAR GAMBAR...............................................................................................v

BAB I PENDAHULUAN........................................................................................1

1.1 LATAR BELAKANG...........................................................................1

1.2 PERUMUSAN MASALAH..................................................................2

1.3 TUJUAN DAN MANFAAT..................................................................2

1.3.1 Tujuan.................................................................................................2

1.3.2 Manfaat........................................................................................2

BAB II LANDASAN TEORI..................................................................................3

2.1 ELASTISITAS.......................................................................................5

2.2 TEGANGAN..........................................................................................5

2.3 REGANGAN.........................................................................................5

2.4 MODULUS YOUNG.............................................................................6

2.5 HUKUM HOOKE..................................................................................6

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN................................................................9

3.1 BAHAN..................................................................................................9

3.2 PERALATAN........................................................................................9

3.3 GAMBAR ALAT PERCOBAAN.......................................................10

3.4 PROSEDUR PERCOBAAN................................................................10

3.5 TEMPAT PERCOBAAN.....................................................................11

BAB IV DATA......................................................................................................13

4.1 DATA PERCOBAAN.........................................................................13

4.2 PERHITUNGAN.................................................................................14

BAB V PEMBAHASAN.......................................................................................15

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...............................................................17

6.1 KESIMPULAN....................................................................................17

ii

6.2 SARAN................................................................................................17

BAB VII PENUTUP..............................................................................................18

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................19

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap pertambahan panjang kawat (∆L). (Tabel Sekunder)...............................................13

Tabel 4. 2 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap pertambahan

panjang kawat (∆L). (Tabel Sekunder)................................................13

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Karet Gelang.......................................................................................4

Gambar 2. 2 Kumparan pegas yang terbuat dari baja yang dibengkokkan..............4

Gambar 2. 3 Kurva Tegangan –vs– Regangan........................................................7

Gambar 4. 1 Grafik m –vs– ∆L primer.................................................................14

Gambar 4. 2 Grafik m –vs– ∆L sekunder.............................................................14

v

vi

vii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Beberapa benda yang terbentur hebat dapat kembali ke bentuknya, namun

juga dapat kita lihat beberapa diantaranya akan rusak dan berubah bentuk.

Dalam ilmu fisika, terdapat dua jenis benda yaitu benda elastis dan benda

plastis. Benda elastis memiliki kemampuan untuk menerima tegangan tanpa

mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan

dihilangkan, contoh: karet gelang. Benda plastis memiliki kemampuan untuk

mengalami sejumlah perubahan bentuk yang permanen tanpa mengakibatkan

terjadinya kerusakan, contoh: baja. Untuk membedakan kedua jenis bahan

benda antara benda elastis dan benda plastis , maka didefinisikan suatu sifat

bahan yang disebut elastisitas.

Modulus tarikan adalah salah satu dasar ilmu fisika yang mempelajari tentang

keelastisan suatu benda. Nilai keelastisan benda dituang dalam besaran fisika

yaitu Modulus Young yang dapat diartikan secara sederhana, yaitu

perbandingan besaran tegangan tarik dan regangan tarik. Modulus Young

memiliki aspek penting dalam ilmu fisika karena dapat digunakan untuk

menentukan nilai keelastisan dari sebuah benda, terutama yang sering

ditemukan dalam kehidupan sehari – hari. Hukum yang mendasari teori

elastisitas adalah Hukum Hooke yang dikemukakan oleh Robert Hooke yang

menyatakan bahwa perbandingan antara tegangan dan regangan akan

menghasilkan suatu bilangan yang konstan asal deformasinya kecil. Oleh

karena itu, praktikan dituntut untuk dapat mengetahui nilai elastisitas suatu

bahan secara praktik (bukan hanya secara teoritis) dan juga menentukan

apakah suatu bahan memenuhi Hukum Hooke atau tidak.

1

Dalam percobaan ini akan digunakan kawat baja karena baja merupakan

benda plastis, dimana jika gaya yang bekerja padanya terlalu besar, baja yang

sudah berubah bentuk tidak akan bisa kembali lagi kebentuknya semula

dengan sendirinya. Sifat benda yang dimiliki baja ini merupakan salah satu

keunggulan yang dapat membantu percobaan ini karena deformasi kawat baja

menimbulkan perubahan panjang yang merupakan salah satu nilai yang

diperlukan untuk menentukan nilai Modulus Young dan apakah kawat baja

tersebut memenuhi hukum Hooke atau tidak.

1.2. PERUMUSAN MASALAH

Adapun beberapa poin-poin penting yang dipaparkan dalam makalah ini

adalah :

1. Menentukan nilai modulus young dari kawat baja berdasarkan hasil

percobaan ini.

2. Dan apakah kawat baja tersebut memenuhi hukum hooke atau tidah.

1.3. TUJUAN DAN MANFAAT

1.3.1.Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah:

1. Mengetahui nilai elastisitas (Modulus Young) pada kawat baja.

2. Menyelidiki apakah kawat baja memenuhi hukum Hooke atau tidak.

1.3.1 Manfaat

Manfaat dari percobaan ini adalah:

1. Praktikan dapat memahami cara menentukan nilai elastisitas suatu

bahan dengan alat Modulus Young.

2. Praktikan dapat memahami cara menyelidiki apakah suatu bahan

memenuhi hukum Hooke atau tidak.

2

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. ELASTISITAS

Sering pernah kita dengar kata ‘elastis’ , benda itu lentur dan sebagainya.

Sebenarnya sifat elastis atau lebih sering disebut elastisitas adalah

kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah

gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan. Misalnya 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.

Dalam ilmu fisika, terdapat dua jenis benda yaitu:

1. Benda Elastis

Benda elastis adalah benda yang memiliki kemampuan untuk menerima

tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang

permanen setelah tegangan dihilangkan. Bila suatu bahan mengalami

tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk.

Bila tegangan yang bekerja besarnya tidak melewati suatu batas tertentu

maka perubahan bentuk yang terjadi bersifat sementara, perubahan

bentuk ini akan hilang bersama dengan hilangnya tekanan, maka

sebagian bentuk itu tetap ada walaupun tegangan telah dihilangkan.

Contoh: karet gelang.

3

Gambar 2. 1 Karet Gelang

2. Benda Plastis

Benda plastis adalah benda yang memiliki kemampuan untuk mengalami

sejumlah deformasi plastis yang permanen tanpa mengakibatkan terjadinya

kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses

dengan berbagai proses pembentukan seperti, forging, rolling, extruding

dan sebagainya. Sifat ini sering juga disebut sebagai keuletan atau

kekenyalan (ductility).

Gambar 2. 2 Kumparan pegas yang terbuat dari baja yang dibengkokkan.

Bahan yang mampu mengalami deformasi plastis yang cukup tinggi

dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan atau kekenyalan

tinggi, dimana bahan tersebut dikatakan ulet atau kenyal (ductile).

Sedangkan bahan yang tidak menunjukkan terjadinya deformasi plastis

dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan yang rendah atau

dikatakan getas atau rapuh (brittle). Contoh: baja yang dibengkokkan.

4

Perbedaan antara sifat elastis dan plastis adalah pada tingkatan dalam

besar atau kecilnya deformasi yang terjadi. Dalam pembahasan sifat

elastis pada benda perlu diasumsikan bahwa benda-benda tersebut

mempunyai sifat – sifat berikut:

a) Homogen artinya setiap bagian benda mempunyai kerapatan yang

sama.

b) Isotropik artinya pada setiap titik pada benda mempunyai sifat – sifat

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.

2.2. 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

merupakan besaran skalar yang dirumuskan oleh:

σ= FA

dimana: σ = tegangan (N/m2)

F = gaya (N)

A = luas penampang (m2)

2.3. 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 dimana secara matematis dapat ditulis:

5

ε=∆ LL

dimana: ε = regangan

∆L = perubahan panjang benda(m)

L = panjang awal benda (m)

2.4. MODULUS YOUNG

Modulus Young disebut juga modulus elastisitas yang merupakan

perbandingan antara tegangan σ dan regangan ε. Satuan dari Modulus Young

adalah N/m2.

Secara matematis modulus Young dapat ditulis:

γ=σε= F / A

∆ L/ L

dimana: γ = modulus Young (N/m2)

σ = tegangan (N/m2)

ε = regangan

2.5. HUKUM HOOKE

Hubungan antara tegangan dan regangan erat kaitannya dalam teori

elastisistas. Apabila hubungan antara tegangan dan regangan dilukiskan

dalam bentuk grafik, dapat diketahui bahwa diagram tegangan-regangan

berbeda-beda bentuknya menurut jenis bahannnya. Hal ini membuktikan

bahwa keelastisitasan benda dipengaruhi bahan dari bendanya. Sebagai

contoh dapat diambil grafik keelastisitasan suatu logam kenyal.

6

Gambar 2. 3 Kurva Tegangan –vs– Regangan

Di bagian awal kurva (sampai regangan yang kurang dari 1 %), tegangan dan

regangan adalah proporsional sampai titik a (batas proporsionalnya) tercapai.

Hubungan proporsional antara tegangan dan regangan dalm daerah ini disebut

Hukum Hooke. Mulai a sampai b tegangan dan regangan tidak proporsional,

tetapi walaupun demikian, bila beban ditiadakan disembarang titik antara 0

dan b, kurva akan menelusuri jejaknya kembali dan bahan yang bersangkutan

akankembali kepada panjang awalnya. Dikatakanlah bahwa dalam daerah 0-b

bahan itu elastis atau memperlihatkan sifat elastis dan titik b dinamakan batas

elastis. Kalau bahan itu ditambah bebannya, regangan akan bertambah dengan

cepat, tetapi apabila beban dilepas di suatu titik selewat b, misalkan di titik c,

bahan tidak akan kembali ke panjang awalnya, melainkan akan mengikuti

garis putus – putus. Panjangnya pada tegangan nol kini lebih besar dari

panjang awalnya dan bahan itu dikatakan mempunyai suatu regangan tetap

(permanent set). Penambahan beban lagi sehingga melampaui c akan sangat

menambah regangan sampai tercapai titik d, dimana bahan menjadi putus.

Dari b ke d, logam itu dikatakan mengalami arus plastis atau deformasi

plastis, dalam mana terjadi luncuran dalam logam itu sepanjang bidang yang

tegangan luncurnya maksimum. Jika antara batas elastik dan titik putus terjadi

deformasi plastik yang besar, logam itu dikatakan kenyal (ductile). Akan

tetapi jika pemutusan terjadi segera setelah melewati batas elastis, logam itu

dikatakan rapuh (brittle).

7

Hukum Hooke dinamakan sesuai dengan pencetusnya yaitu Robert Hooke

(1635 – 1703) yang menyatakan:

“Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan

panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya.”

Pernyataan tersebut di atas dikenal dengan nama hukum Hooke, dan dapat

ditulis melalui persamaan :

F = k.∆x

dimana: F = gaya tarik (N)

k = konstanta pegas (N/m)

∆x = pertambahan panjang pegas(m)

8

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Unit Pelaksana Teknis Pusat Perkuliahan

Laboratorium Ilmu Dasar (UPT PP LIDA) Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara (USU).

Alamat: Jalan Bioteknologi No. 1 Kampus USU Padang Bulan, Medan,

Sumatera Utara.

3.2 JADWAL PENELITIAN

Penelitian dilakukan pada:

Hari / Tanggal : Rabu / 11 Mei 2012

Waktu : 09.00 – 12.00 WIB

1.3 BAHAN

Adapun bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah :

a. Kawat Baja

Fungsi: sebagai bahan percobaan yang akan diuji nilai keelastisannya.

b. Beban m

Fungsi : sebagai beban yang massanya dapat divariasikan oleh praktikan.

c. Beban Tetap

Fungsi : sebagai konstanta pembanding beban m.

1.4 PERALATAN

Adapun peralatan dalam percobaan ini adalah :

a. Timbangan air

Fungsi : untuk menyeimbangkan perubahan panjang kawat dan sebagai

skala untuk mengukur pergeseran.

9

Timbangan air dapat distel dengan memutar sekrup mikrometer yang

terpasang pada alat agar kedudukan alat modulus Young horizontal.

b. Mikrometer Sekrup

Fungsi : mengukur diameter kawat atau sebagai skala katetometer yang

menunjukkan besarnya per-ubahan panjang kawat dengan

ketelitian 0,01 mm.

c. Meteran

Fungsi : mengukur panjang kawat.

1.5 GAMBAR ALAT PERCOBAAN

Gambar 3. 5 Gambar alat pada percobaan

1.6 PROSEDUR PERCOBAAN

1. Diperiksa apakah kawat yang tergantung sudah terikat (terjepit) dengan

baik pada alat Modulus Young.

2. Kawat diukur panjangnya dengan meteran.

3. Beban tetap dipasang pada gantungan sebelah kiri (gantungan A) untuk

mengukur perubahan panjang kawat sebelah kanan (gantungan B).

4. Diameter kawat B diukur dengan mikrometer sekrup. Kawat jangan

dijepit dengan keras, sekrup diputar dengan knop kecil di ujung.

10

5. Kawat B diperiksa apakah benar – benar lurus.

6. Timbangan air pada alat Modulus Young diatur ke posisi setimbang

(horizontal) dengan sekrup pada katetometer.

7. Penunjukan pada katetometer dicatat untuk beban m = 0 kg.

8. Beban sebesar 0,3 kg kemudian dipasang pada gantungan B, maka posisi

kesetimbangan pada timbangan air akan berubah, sekrup pada

katetometer diputar kembali sampai timbangan air kembali setimbang.

9. Penunjukan pada katetometer dicatat untuk beban m = 0,3 kg.

10. Prosedur 7 dan 8 diulang kembali dengan menggunakan beban m sebesar

0,6 kg, 0,9 kg, dan 1,2 kg.

1.7 RUANG LINGKUP

1. Bahan yang digunakan untuk ditentukan nilai elastisitasnya adalah kawat

baja.

2. Massa beban yang digunakan sebagai tegangan adalah 0 kg, 0,3 kg, 0,6

kg, 0,9 kg, dan 1,2 kg.

3. Variabel yang akan dianalisis adalah perpanjangan yang dialami kawat

akibat massa beban yang diberikan.

4. Parameter yang akan diamati adalah pengaruh tegangan yang diberikan

terhadap regangan (pertambahan panjang) yang dihasilkan untuk

menentukan nilai Modulus Young kawat baja serta menguji apakah

kawat baja memenuhi hukum Hooke atau tidak.

5. Data akan diolah secara statistik.

11

BAB IV

DATA

Disini kami menampilkan dua data sebagai perbandingan. Data hasil penelitian

kami sebagai data primer dan data hasil dari penelitian kelompok lain sebagai data

sekunder.

4.1 DATA PERCOBAAN

4.1.1 Data primer

Adapun data yang didapat dari percobaan adalah :

Jenis bahan : kawat baja

Panjang awal kawat (Lo) : 1,04 m

Diameter kawat (d) : 0,36 mm = 0,00036 m

Jari – jari kawat (r) : 0,18 mm = 0,00018 m

4.1.2 Data Sekunder

Jenis bahan : kawat baja

Panjang awal kawat (Lo) : 1,04 m

Diameter kawat (d) : 0,31 mm = 0,00031 m

Jari – jari kawat (r) : 0,155 mm = 0,000155 m

12

Tabel 4.1 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap

pertambahan panjang kawat (∆L). (Tabel Primer)

Massa beban (kg)

m

Panjang kawat (mm)

L

Pertambahan panjang

kawat (mm)

∆L = L - Lo

0 1042,05 2,05

0,3 1042,17 2,17

0,6 1042,55 2,55

0,9 1042,68 2,68

1,2 1042,82 2,82

Tabel 4. 2 Pengaruh massa benda (m) yang diberikan terhadap

pertambahan panjang kawat (∆L). (Tabel Sekunder)

Massa beban

(kg)

m

Panjang kawat (mm)

L

Pertambahan panjang

kawat (mm)

∆L = L - Lo

0 1044,19 0,19

0,2 1044,3 0,3

0,4 1044,48 0,48

0,6 1044,56 0,56

0.8 1044,64 0,64

1 1044,73 0,73

13

4.2 PERHITUNGAN

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.50

0.4

0.8

1.2

1.6

2

2.4

2.8

3.2

2.05 2.17

2.55 2.68 2.82

Grafik m –vs– ∆L

m ( kg )

∆L

( m

)

Gambar 4.1 Grafik m –vs– ∆L primer

Slope = ∆ y∆ x

= 2,82mm−2,55 mm

1,2 kg−0 , 6kg

= 0,27 .10−3 m0,6 kg

= 0,45 . 10−3 m/kg

A = π r2

= 3,14 .(0,00018 m)2

= 1,017 x 10-7 m2

Modulus Young = σε= F / A

∆ L/ Lo

= g . Lo

A . slope

= 10 .1,04

1,017 .10−7.0,45 . 10−3

= 22,7 . 1010

= 2,27 . 1011 kg m−1s−2

= 2,27 . 1011 N/m2

14

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.19

0.3

0.480.56

0.640.73

Grafik m –vs– ∆L

Gambar 4.2 Grafik m –vs– ∆L sekunder

Modulus young = 2,55 . 1011 N/m2

BAB V15

PEMBAHASAN

Hasil modulus young kawat baja yang diperoleh pada percobaan ini adalah 2,27 x

1011 N/m2, Dan dari perbandingan dua grafik di atas dapat dilihat ada perbedaan

yang cukup mencolok. Ini sudah pasti karena dari data percobaan dapat dilihat

sebagai beban penambahan awal di data primer langsung diberi beban sebesar 0,3

kg, sedangkan pada data sekunder hanya ditambahkan 0,2 kg. Jelas terlihat bahwa

semakin berat beban yang ditambahkan maka akan makin renggang kawat baja

tersebut. Tampak dari data pertambahan panjang kawat primer sebesar 2,05 mm,

sedangkan pada data sekunder hanya 0,19 mm.

Grafik m –vs– ∆L menunjukkan bahwa nilai m berbanding lurus dengan nilai ∆L.

Hal ini berarti ketika massa beban ditambah, maka perpanjangan kawat juga ikut

bertambah. Gaya yang dikerjakan pada kawat baja merupakan gaya gravitasi

dimana F = m.g. Menurut hukum Hooke, gaya tarikan berbanding lurus dengan

pertambahan panjang yaitu F = k.∆x, sehingga persamaannya dapat ditulis:

F = k.∆x

Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa massa (m) berbanding lurus dengan

pertambahan panjang (∆x) yang hubungannya terlihat pada grafik m –vs– ∆L.

Maka, kawat baja yang digunakan dalam percobaan ini sesuai dengan hukum

Hooke.

BAB VI16

m.g = k.∆x

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan ini adalah:

1. Nilai Modulus Young yang diperoleh dari percobaan ini adalah 2,27. 1011

N/m2.

2. Semakin banyak beban yang ditaruh, maka semakin besar pertambahan

panjang pada kawat yang terjadi.

3. Kawat baja yang digunakan dalam percobaan memenuhi hukum Hooke.

6.2 SARAN

Adapun saran yang dapat saya sampaikan untuk praktikan selanjutnya adalah:

1. Hendaknya untuk peneliti berikutnya agar lebih kreatif dalam melakukan

percobaan dengan menambah variasi bahan sebagai uji coba, seperti tidak

hanya menggunakan baja tetapi juga menggunakan tembaga, besi, dsb.

2. Hendaknya sebelum melakukan penelitian terlebih dahulu dipastikan

peralatan berfungsi dengan baik agar selama penelitian berlangsung tidak

terjadi kesalahan karena peralatan yang tidak kondusif.

BAB VII

17

PENUTUP

Demikian laporan ini disusun. Penulis juga menyadari bahwa laporan ini masih

jauh dari sempurna dimana masih terdapat kekurangan.

Akhir kata, penulis memohon maaf atas kekurangan yang terdapat dalam laporan

ini. Untuk itu, penulis juga sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun sehingga kelak dapatlah lebih maju dan tercipta laporan yang jauh

lebih baik. Semoga laporan mengenai percobaan Modulus Tarikan ini dapat

memberikan manfaat bagi Anda semua.

DAFTAR PUSTAKA

18

Giancoli, Douglas.C.1999.Fisika.Jakarta: Erlangga.

Sears dan Zemansky. 2002. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.

Nurfauziawati, Nova. 2010. Modulus Elastisitas. novanurfauziawati.files. wordpress.com /2012/01/modul-4-modulus-elastisitas2.pdf.

19