BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Elastisitas merupakan kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepadanya dihilangkan (dibebaskan). Bendabenda elastis ini mempunyai batas elastisitas tertentu. Umumnya setiap benda yang mempunyai sifat elastis juga akan memiliki sifat plastis, sifat plastis dari benda-benda elastis muncul jika gaya yang diberikan pada benda elastis itu sudah melewati batas elastisitas benda. Modulus Elastisitas (E) didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan, dengan regangan suatu bahan selama gaya yang bekerja tidak melampaui batas elastisitasnya . Semakin besar nilai E, berarti semakin sulit untuk merentangkan benda, artinya dibutuhkan gaya yang lebih besar. Nilai modulus elastisitas sangat tergantung kepada jenis bahan kawat. Jika sebuah obyek yang berupa kawat tembaga padanya digantungkan beban, maka kawat tersebut akan bertambah panjang. Jika gaya semakin diperbesar, obyek akan terus bertambah panjang hingga titik tertentu dan akhirnya putus. Selama perpanjangan masih dalam daerah elastis, yakni daerah di bawah batas elastisitas, obyek akan kembali ke panjang semula jika gaya yang bekerja dihilangkan. Di luar batas elastisitas adalah daerah plastis. Jika perpanjangan dilanjutkan pada daerah plastis, maka obyek akan mengalami deformasi permanen. B. Tujuan Menentukan modulus elastisitas (E) kawat logam.
BAB II DASAR TEORI
Sepotong kawat logam panjangnya l, berpenampang serbasama dengan luas penampang A. Jika kawat ditarik oleh sebuah gaya F, kawat akan bertambah panjang sebesar Δl. Jika tegangan (gaya per satuan luas penampang) tidak melebihi suatu harga batas kesebandingan, maka dipenuhi hubungan :
Persamaan ini disebut hukum Hooke dan besaran E adalah tetapan kesebandingan, disebut modulus elastisitas kawat. Nilai modulus elastisitas sangat tergantung kepada jenis bahan kawat. Apabila elongasi (perpanjangan) kawat Δl cukup kecil dibandingkan dengan panjang mula-mula, maka secara eksperimen diperoleh bahwa Δl sebanding dengan berat beban atau gaya yang dikenakan pada benda [dikemukakan
pertama kali oleh Robert Hooke (1635-1707)]. Hukum Hooke, berlaku untuk semua material padat; dari besi hingga tulang, tetapi hanya berlaku hingga titik tertentu. Besar elongasi dari suatu obyek, seperti batang yang tidak hanya bergantung pada gaya yang dikenakan padanya, tetapi juga bergantung pada jenis material dan dimensi obyek. Jika dibandingakan batang yang terbuat dari material yang sama tetapi berbeda panjang dan luas penampangnya, ditemukan bahwa jika gaya yang dikenakan sama, besar perpanjangan sebanding dengan gaya dan panjang mula-mula serta berbanding terbalik dengan luas penampangnya. Pada eksperimen ini gaya yang dikenakan pada kawat adalah gaya berat, dinyatakan : F = mg dengan m : massa benda g : percepatan gravitasi di tempat eksperimen
BAB III METODE EKSPERIMEN
A. Metode yang digunakan Metode yang digunakan pada percobaan ini adalah pengukuran langsung, metode grafik dan analisa. Pengukuran langsung digunakan untuk mengukur panjang kawat yang digunakan, diameter kawat dan mengukur pertambahan panjang kawat. Pada pengukuran panjang kawat dilakukan sebanyak tiga kali dengan menggunakan mistar, kemudian hasil akhir panjang kawat merupakan rata-rata dari tiga kali pengukuran panjang. Begitu juga dengan pengukuran diameter kawat yang dilakukan sebanyak tiga kali pada tiga tempat yang berbeda pada kawat dengan menggunakan mikrometer, dimana hasil akhir diameter kawat adalah rata-rata dari tiga kali pengukuran diameter. Pada pengukuran pertambahan panjang kawat, mula-mula diukur panjang kawat awal ( X 0) tanpa diberi beri beban, kemudian setelah itu diukur panjang kawat setelah diberi variasi beban ( X ) sebanyak 10 kali dengan cara membaca posisi pada mikrometer neraca. Pertambahan panjang kawat merupakan selisih panjang kawat setelah diberi beban dengan panjang kawat awal ( Δl = X - X 0). Metode grafik digunakan sebagai suatu bentuk visual dari data hasil pengamatan yang dapat memberi gambaran tentang fungsi data terhadap besaran-besaran lain yang mempengaruhinya. Grafik juga berguna untuk membandingkan hasil percobaan dengan landasan teori. Pada percobaan M.3 ini, grafik digunakan untuk menentukan besarnya modulus elastisitas kawat logam melalui kemiringan grafik (gradien) yang menghubungkan antara pertambahan panjang kawat dan pertambahan bebannya.
Metode analisa digunakan untuk melakukan analisa (perhitungan) dan ralat pada pengukuran yang telah dilakukan. Analisa data pada percobaan ini adalah sebagai berikut:
F = mg
y
m
Nilai Ralat :
1. √ 2. 3.
x
B. Alat dan Bahan 1. Kawat logam 2. Mikrometer neraca yang dilengkapi lampu indikator 3. Tempat beban 4. Beban 5. Mikrometer 6. Mistar gulung C. Skema Percobaan
keterangan gambar : 1 = kawat logam 2 = mikrometer neraca 3 = tempat beban 4 = beban
D. Tatalaksana Percobaan 1. Mula-mula diukur panjang dan diameter kawat. 2. Sebelum ada beban, mikrometer neraca diputar hingga posisinya horizontal. Hal ini ditandai dengan nyala lampu indikator. Posisi ini ( X 0) dibaca dan dicatat. 3. Beban ditempatkan pada tempat beban dan massa beban dimulai dengan yang paling kecil. Kemudian mikrometer neraca diputar hingga posisinya kembali horizontal. Posisi ini ( X ) dibaca dan dicatat, maka pertambahan panjang kawat Δl = X – X 0. 4. Langkah (3) dilakukan kembali dengan penambahan beban.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data 1. Tabel data pengukuran panjang kawat yang digunakan No. Panjang kawat (l) cm 1 187 2 187 3 187 Panjang kawat yang digunakan (l) = 187 cm 2. Tabel data diameter kawat No. Diameter kawat (d) mm 1 0.34 2 0.33 3 0.33 Diameter kawat (d) = (0.33 ± 0.007) mm 3. Tabel data pertambahan panjang kawat ( X 0 = 4.4 mm) No.
Beban m (gr)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Posisi micrometer neraca x (mm) 4.61 4.63 4.65 4.74 4.76 4.91 4.99 5 5.15 5.25
Pertambahan panjang Δl = X – X 0 0.21 0.23 0.25 0.34 0.36 0.51 0.59 0.6 0.75 0.85
B. Grafik
C. Perhitungan 1.
m m | || | |||| = 1.71 x 10
1
= 1.43 x 10
2
= 2 x 10
-3
-3
= 1.71 x 10
-3
= 1.43 x 10
-3
= 2 x 10
-
= 2.85 x 10-4
-3
-
-
-
-
= 1.715 x 10
-3
-4
( m ± Δm) = (1.715 x 10 ± 2.85 x 10 )
2.
-3
-3
√ √ = =0 = 187 cm = 1.87 m
(l ± Δl ) = 1.87 m
3.
√ = √ -4
= 0.33 mm = 3.3 x 10 m
= 7 x 10-3 mm = 7 x 10 -6 m -4
-6
( d ± Δ d ) = (3.3 x 10 ± 7 x 10 ) m
4. = 8.5 x 10 m = Δ = 7 x 10 = 36.3 x 10 Δ -
-8
2
-
-6
-8
-10
2
( A ± Δ A) = (8.5 x 10 ± 36.3 x 10 ) m
-10
2
m
-
5.
⁄ = m -
-
= 1.26 x 1011
) (
( )1.26 x 10 -
-
-
Δ E =
2.63 x 10
10
-
11
( E ± Δ E) = (1.26 x 10
10
± 2.63 x 10 )
11
D. Pembahasan Percobaan M.3 merupakan percobaan pengukuran modulus elastisitas kawat logam. Percobaan ini melakukan beberapa kegiatan, yaitu melakukan pengukuran panjang kawat yang digunakan, pengukuran diameter kawat dan pengukuran pertambahan panjang kawat. Pada percobaan ini digunakan beberapa metode percobaan, seperti pengukuran langsung, metode grafik dan analisa. Melalui pengukuran langsung, praktikan melakukan pengukuran secara langsung untuk mengetahui panjang kawat yang digunakan, diameter kawat yang digunakan dan pertambahan panjang kawat setelah diberi beban x gram. Kekurangan pada metode pengukuran langsung kemungkinan terletak pada praktikan sendiri, yang kurang teliti dalam membaca skala angka pada mikrometer dan mikrometer neraca, sehingga mempengaruhi nilai modulus elastisitas kawat logam. Metode grafik digunakan untuk menentukan besarnya modulus elastisitas kawat logam melalui kemiringan grafik (gradien) yang menghubungkan antara pertambahan panjang kawat dan pertambahan bebannya. Grafik juga berfungsi sebagai gambaran data hasil pengamatan yang dapat membandingkan hasil percobaan dengan landasan teori..Dari grafik hasil pengamatan, diperoleh bahwa bertambahnya beban seiring dengan pertambahan panjang kawat. Artinya, semakin besar beban yang diberikan pada kawat logam, semakin besar pula pertambahan panjang kawat. Metode analisa digunakan untuk melakukan analisa (perhitungan) dan ralat pada pengukuran yang telah dilakukan. Dari analisa data, diperoleh nilai modulus elastisitas 11 10 kawat logam sebesar ( E ± Δ E ) = (1.26 x 10 ± 2.63 x 10 ) . Melalui analisa data, dapat diketahui bahwa semakin kecil nilai ralatnya, maka semakin kecil pula tingkat kesalahan yang dilakukan praktikan.
BAB V KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan, diperoleh nilai modulus elastisitas kawat logam 11 10 sebesar ( E ± Δ E ) = (1.26 x 10 ± 2.63 x 10 ) . Percobaan ini juga memperlihatkan bahwa semakin besar beban yang diberikan kepada kawat, maka semakin besar pula pertambahan panjang kawat. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke yang menyatakan bahwa pertambahan panjang kawat sebanding dengan F.
BAB VI DAFTAR PUSTAKA
Anonim a.2010.Elastisitas.http://sepenggal.wordpress.com/2010/11/03/elastisitas-bagian-1/. Diakses pada 8 Desember 2011 pukul 15.00 Anonim b.2011.Hukum Hooke.http://www.unhas.ac.id/~mkufisika/bab5/md5a.html. Diakses pada 8 Desember 2011 pukul 15.00 Staf Laboratorium Fisika Dasar.2009: Panduan Praktikum Fisika Dasar.FMIPA UGM
Lampiran 1. Laporan Sementara
