Laporan Praktikum Fisika Dasar 43 Jurusan D3 Teknik Sipil Infrastruktur 2008 BAB V MODULUS YOUNG. Menentukan Modulus Young dari beberapa logam.

(1)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young

BAB V

MODULUS YOUNG

5.1. MAKSUD DAN TUJUAN

Menentukan Modulus Young dari beberapa logam.

5.2. DASAR TEORI

Suatu balok dengan panjang L dan tebal a serta lebar b diberi gaya di tengah balok maka dalam kondisi ini deformasi atau perpanjangan benda ke arah x. Tentu saja perpanjangan benda sangat kecil karena batang yang digunakan adalah logam keras. Dalam hal ini batang mengalami tegangan sekaligus regangan sehingga kita dapat menghitung besarnya Modulus Young dari benda dengan rumus Mg

be a L E ₃ 3 4  dengan:

 Jarak antara skala dengan kaca = x

 Ketebalan batang tes (rata-rata) = a

 Lebar batang tes (rata-rata) = b

 Jarak antara pendukung batang tes = L

 Jarak tegak lurus antara kaki-kaki tripod kaca = z

 Kemelencengan per massa =e

 Massa =M

(2)

Masalah utama dalam percobaan ini adalah perubahan skala yang sangat kecil. Untuk mengatasinya digunakan alat yang memakai prinsip pantulan dari cermin, dimana perubahan posisi cermin yang sangat kecil ( akibat perpanjangan batang) menyebabkan skala yang dipantulkannya juga berubah. Untuk ini digunakan teropong sebagai alat pembesar penglihatan.

5.3. ALAT DAN BAHAN

5.3.1 Alat

1. Penyangga batang uji, 2. Mistar,

3. Kaca cermin, 4. Teropong, 5. Mistar berskala ,

6. Beban 5 buah masing-masing 200gram, 7. Batang pembantu. 5.3.2 Bahan 1. tembaga, 2. kuningan, 3. besi. Papan skala Batang uji penumpu

Gambar 5.1. Susunan alat percobaan Modulus Young beban

(3)

5.4. GAMBAR ALAT DAN BAHAN

SATU SET ALAT MODULUS YOUNG

PENGGARIS

Batang tembaga Batang kuningan Batang besi GAMBAR BAHAN

Gambar 5.2. Alat dan Bahan

5.5. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mencatat panjang, lebar dan ketebalan batang uji.

2. Mengukur jarak antara penyangga batang uji dan kaca tripod dengan teropong.

3. Menempatkan batang uji (tembaga) di atas penyangga dan meletakkan batang yang lain di belakangnya sebagai batang pembantu.

4. Mengatur teropong sehingga skala yang ditunjukkan oleh mistar terlihat jelas.

5. Meneropong ke arah cermin sehingga skala terlihat jelas, keadaan tanpa beban ini dicatat sebagai keadaan awal.

(4)

7. Mengukur perubahan skala yang ditimbulkan oleh gaya dari beban melalui teropong.

8. Mencatat perubahan skala yang terjadi.

9. Menambah beban yang digantungkan berturut-turut hingga mencapai 1 kg.

10. Setelah penambahan mencapai 1 kg, mengurangi beban yang digantungkan satu-persatu hingga tidak ada beban yang tergantung. 11. Mencatat perubahan skala yang terjadi saat pengurangan beban. 12. Melakukan prosedur percobaan yang sama untuk batang uji kuningan

dan besi.

5.6. ALUR KERJA

Mengukur perubahan sekala

Mencatat perubahan skala

Menambah beban Menggantungkan beban Meneropong kearah cermin Mencatat dimensi batang uji

Mengukur jarak antar teropong dan kaca tripot dengan kaca penyokong

Meletakkan batang uji diatas penyangga

Mengatur Teropong Mulai

(5)

Gambar 5.1. Diagram alur kerja

5.7. DATA PERCOBAAN

5.7.1 Tembaga

Tabel 5.1. Pembacaan Skala Batang Uji Tembaga Beban (gram) Pembaca Skala (Beban Bertambah) Pembaca Skala (Beban Berkurang) Rata-rata Pembacaan Skala 0 y0 180 y0’ 178 O0 179 200 y1 171 y1’ 169 O1 170 400 y2 160 y2’ 160 O2 160 600 y3 151 y3’ 151 O3 151 800 y4 143 y4’ 143 O4 143 1000 y5 135 y5’ 135 O5 135

Mencatat perubahan skala

Mengurangi beban

Mencatat Perubahan skala

Mengulangi percobaan

Selesai X

(6)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young 5.7.2 Kuningan

Tabel 5.2. Pembacaan Skala Batang Uji Kuningan Beban (gram) Pembaca Skala (Beban Bertambah) Pembaca Skala (Beban Berkurang) Rata-rata Pembacaan Skala 0 y0 185 y0’ 185 O0 185 200 y1 173 y1’ 173 O1 173 400 y2 161 y2’ 161 O2 161 600 y3 149 y3’ 149 O3 149 800 y4 137 y4’ 137 O4 137 1000 y5 125 y5’ 125 O5 125 5.7.3 Besi

Tabel 5.3. Pembacaan Skala Batang Uji Besi Beban (gram) Pembaca Skala (Beban Bertambah) Pembaca Skala (Beban Berkurang) Rata-rata Pembacaan Skala 0 y0 195 y0’ 197 O0 196 200 y1 185 y1’ 185 O1 185 400 y2 178 y2’ 179 O2 178,5 600 y3 174 y3’ 173 O3 173,5 800 y4 166 y4’ 166 O4 166 1000 y5 159 y5’ 159 O5 159

5.8. ANALISIS DATA

I. Tembaga

 Jarak antara skala dan kaca : x = 100,0 cm

 Ketebalan batang tes (rata-rata) : a = 0,5003 cm

 Lebar batang tes (rata-rata) : b = 1,5459 cm

 Jarak antara pendukung batang tes : L = 40,0 cm

 Jarak tegak lurus antara kaki-kaki tripod

(7)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young Pada beban 600 gram

a.Kemelencengan per 600 gram beban yang berbeda : O3 – O0 = 28 mm

O4 – O1 = 27 mm

O5 – O2 = 25 mm

b.Rata-rata kemelencengan per 600 gram beban yang berbeda :

cm mm y 667 , 2 67 , 26 3 25 27 28      

c.Salah penempatan titik tengah per 600 gram

m cm X y Z e 00041 , 0 041 , 0 0 , 100 2 667 , 2 092 , 3 2 1        d.Modulus young : be a Mg L E ₃ 3 1 4  2 10 3 3 / 10 9 , 11 00041 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 6 , 0 4 , 0 m N x             

Pada beban 400 gram

a.Kemelencengan per 400 gram beban yang berbeda : O2 – O0 = 19mm

O3 – O1 = 19 mm

O4 – O2 = 17 mm

(8)

cm mm y 775 , 1 75 , 17 4 19 19 17 16       

c.Salah penempatan titik tengah per 400 gram W :

m cm X y Z e 00027 , 0 027 , 0 0 , 100 2 775 , 1 092 , 3 2 2        d.Modulus young 2 10 3 3 3 3 2 / 10 2 , 1 00027 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 4 , 0 4 , 0 4 m N be a Mg L E         

Pada beban 200 gram

a.Kemelencengan skala per 200 gram beban yang berbeda : O1 – O0 = 9 mm

O2 – O1 = 10 mm

O3 – O2 = 9 mm

O4 – O3 = 8 mm

O5 – O4 = 8 mm

cm mm y 88 , 0 8 , 8 5 9 10 9 8 8        

(9)

c.Salah penempatan titik tengah per 200 gram W :

m cm X y Z e 00014 , 0 014 , 0 0 , 100 2 88 , 0 092 , 3 2 3        d.Modulus young 2 10 3 3 3 3 3 / 10 6 , 11 00014 , 0 015456 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 2 , 0 4 , 0 4 m N be a Mg L E          3 3 2 1 E E E E_rata__rata    3 10 6 , 11 10 2 , 1 10 9 , 11  10   10  10  rata rata E 10 2 / 10 83 , 11  N m  ) 1 ( 2    



n n E Ei E ₃ ₂ ) 10 23 , 0 ( ) 10 17 , 0 ( ) 10 07 , 0 ( 10 2 10 2 10 2        E 10 2 / 10 294 , 0  N m  Kesalahan Relatif   100% E E % 49 , 2 % 100 10 83 , 11 10 249 , 0 10 10      Ketelitian 100%KR % 51 , 97 % 49 , 2 % 100   

(10)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young II. Besi

 Jarak tegak lurus antara kaki-kaki tripod

kaca (rata-rata) : Z=3,092 cm

a. Kemelencengan per- 600 beban yang berbeda O3 – O0 = 22,5 mm

O4 – O1 = 19 mm

O5 – O2 = 19,5 mm

b. Rata-rata kemelencengan per600 gram beban yang berbeda :

cm mm y 033 , 2 33 , 20 3 5 , 19 19 5 , 22     

c. Salah penempatan titik tengah per600 gram

m cm X y Z e 00031 , 0 031 , 0 0 , 100 2 033 , 2 092 , 3 2 1       

(11)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young d. Modulus young : 2 10 3 3 3 3 1 / 10 7 , 15 00031 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 6 , 0 4 , 0 4 m N be a Mg L E         

a. Kemelencengan per400 gram beban yang berbeda : O2 – O0 = 14,5 mm

O3 – O1 = 12,5 mm

O4 – O2 = 11,5 mm

O5 – O3 = 17,5 mm

cm mm y 4 , 1 14 4 5 , 17 5 , 11 5 , 12 5 , 14       

c. Salah penempatan titik tengah per400 gram W :

m cm X y Z e 00022 , 0 022 , 0 0 , 100 2 4 , 1 092 , 3 2 2        d. Modulus young 2 10 3 3 3 3 2 / 10 8 , 14 00022 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 4 , 0 4 , 0 4 m N be a Mg L E         

(12)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young Pada beban 200 gram

a. Kemelencengan skala per200 gram beban yang berbeda : O1 – O0 = 11 mm

O2 – O1 = 6,5 mm

O3 – O2 = 5 mm

O4 – O3 = 7,5 mm

O5 – O4 = 7 mm

cm mm y 74 , 0 4 , 7 5 11 5 , 6 5 5 , 7 7        

m cm X y Z e 00011 , 0 011 , 0 0 , 100 2 74 , 0 092 , 3 2 3        d. Modulus young 2 10 3 3 3 3 3 / 10 7 , 14 00011 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 2 , 0 4 , 0 4 m N be a Mg L E          3 3 2 1 E E E E_rata__rata   3 10 7 , 14 10 8 , 14 10 7 , 15  10  10  10  rata rata E 10 2 / 10 07 , 15  N m 

(13)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young ) 1 ( 2    



n n E Ei E 2 3 ) 10 37 , 0 ( ) 10 27 , 0 ( ) 10 63 , 0 ( 10 2 10 2 10 2        E 10 2 / 10 32 , 0  N m  Kesalahan Relatif   100% E E % 12 , 2 % 100 10 07 , 15 10 32 , 0 10 10      Ketelitian100%KR % 88 , 97 % 12 , 2 % 100    III. Kuningan

 Jarak tegak lurus antara kaki-kaki

tripod kaca (rata-rata) : Z =3,092 cm

a. Kemelencengan per600 gram beban yang berbeda O3 – O0= 36 mm

O4 – O1 = 36 mm

(14)

cm mm y 6 , 3 36 3 36 36 36      

c. Salah penempatan titik tengah per600 gram

000557 , 0 0557 , 0 0 , 100 2 6 , 3 092 , 3 2 1        cm X y Z e d. Modulus young 2 10 3 3 3 3 1 / 10 8 , 8 00056 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 6 , 0 4 , 0 4 m N be a Mg L E         

a. Kemelencengan per400 gram beban yang berbeda : O2 – O0 = 24 mm

O3 – O1 = 24 mm

O4 – O2 = 24 mm

O5 – O3 = 24 mm

cm mm y 4 , 2 24 4 24 24 24 24       

(15)

m cm X y Z e 00037 , 0 037 , 0 0 , 100 2 4 , 2 092 , 3 2 2        d. Modulus young 2 10 3 3 3 3 2 / 10 04 , 10 00037 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 4 , 0 4 . 0 4 m N be a Mg L E         

a. Kemelencengan skala per200 gram beban yang berbeda O1 – O0 = 12 mm

O2 – O1 = 12 mm

O3 – O2 = 12 mm

O4 – O3 = 12 mm

O5 – O4 = 12 mm

cm mm y 2 , 1 12 5 12 12 12 12 12        

m cm X y Z e 000185 , 0 00185 , 0 0 , 100 2 2 , 1 092 , 3 2       

(16)

Kelompok I14 Bab V Modulus Young d. Modulus young 2 10 3 3 3 3 / 10 31 , 15 000185 , 0 015459 , 0 005003 , 0 4 8 , 9 2 , 0 4 , 0 4 m N be a Mg L E          ` 3 3 2 1 E E E Eratarata     3 10 31 , 15 10 04 , 10 10 8 , 8  10  10  10  rata rata E 15,331010N/m2 ) 1 ( 2    



n n E Ei E ₃ ₂ ) 10 02 , 0 ( ) 10 13 , 0 ( ) 10 12 , 0 ( 10 2 10 2 10 2        E 10 2 / 10 0727 , 0  N m  Kesalahan Relatif   100% E E % 4742 , 0 % 100 10 33 , 15 10 727 , 0 10 10      Ketelitian 100%KR % 5258 , 99 % 4742 , 0 % 100   

(17)

Grafik pergeseran skala dan beban pada uji

batang tembaga

200, 8

400, 15

600, 23

800, 31

1000, 35

0

10

20

30

40

0

500 1000

1500

beban (gram)

P e rg e s e ra n S k a la (m m )

Grafik 5.1 Pergeseran skala dan beban pada uji tembaga

Grafik Pergeseran Skala Dan Beban pada Uji

Besi

200, 6.5

400, 10.5

600, 16.5

800, 22.5

1000, 26

0

10

20

30

0

500 1000

1500

Beban (gram)

P

e

rg

e

s

e

ra

n

S

k

a

la

(

m

)

(18)

Grafik Hubungan Pergeseran Skala Dan Beban Pada Uji Kuningan

200, 11.5 600, 35.5 800, 44.5 1000, 55 400, 25.5 0 10 20 30 40 50 60 0 500 1000 1500 Beban (gram )

P

e

rg

e

s

e

ra

n

S

k

a

la

(

m

)

Grafik 5.3 Pergeseran skala dan beban pada uji kuningan

5.9. PEMBAHASAN

Hasil perhitungan Modulus Young 1. Modulus Young batang tembaga

2 10 10 / 10 173 , 0 10 46 , 20 N m E   

2. Modulus Young batang Kuningan

2 10 10 / 10 173 , 0 10 46 , 20 N m E   

3.Modulus Young Batang Besi

2 10 10 / 10 727 , 0 10 33 , 15 N m E   

Faktor yang penyebab kesalahan:

1. Faktor dari peralatan yaitu ketepatan fokus teropong.

2. Kesalahan paralaks atau penglihatan yaitu kekurangtelitian dalam melihat skala.

3. Kesalahan dalam pengukuran data awal. 4. Faktor keadaan ruang seperti getaran.

(19)

5.10. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dan hasil yang telah dicapai maka diperolah kesimpulan:

1. Semakin besar simpangan skala maka besarnya Modulus Young semakin kecil atau dengan kata lain besarnya simpangan berbanding terbalik dengan harga E.

2. Harga Modulus Young berbanding lurus dengan beban. Aplikasi dalam bidang Teknik Sipil:

a. Untuk mengetahui kualitas baja dan kayu.

b. Untuk mengetahui kekuatan tegangan baja dalam menyangga beban.

c. Untuk mengetahui berapa besar beban yang disangga oleh kayu pada kuda-kuda bangunan.