MAKALAH PRAKTIKUM FISIKA DASAR
OLEH Ahmad Apandi ( 0506118141904 !
U"I#ERSITAS SRI$I%A&A FAKULTAS PERTA"IA" TEK"OLO'I HASIL PERIKA"A" 014
1
Ka)a P*n+an)a,
Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT yang telah mengaruniakan rahmat dan petunjuk-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas Praktikum Fisika Dasar membuat makalah yang berjudul elastisitas ini. Pada kesempatan yang baik ini, tidak lupa penulis sampaikan terima kasih kepa kepada da para para asist asisten en dose dosen n prak praktik tikum um Fisik Fisikaa Dasar Dasar yang yang tela telah h memb membim imbi bing ng melakukan praktikum serta semua pihak yang turut membantu dalam pembuatan makalah ini. Penuli Penuliss menyad menyadari ari makalah makalah ini belum belum menapa menapaii kesempu kesempurna rnaan an maka maka penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaa sehingga makalah ini dapat tampil lebih baik lagi.
!ndralaya, " No#ember $%&' Penulis
2
Da-)a, I.i
(udul )akalah......................................................................................................& *ata Pengantar.....................................................................................................$ Da+tar isi..........................................................................................................."
ab & Pendahuluan............................................................................' &.& atar elakang...................................................' &.$ Tujuan Penulisan................................................................' &." )an+aat..............................................................................' &.' /umusan )asalah..............................................................................................'
ab $ Tinjauan Pustaka...................................................................0
ab " Data 1asil Pengamatan....................................................&2
ab ' Pengolahan Data..........................................&3
ab 0 Pembahasan.....................................................................&4
ab 2 *esimpulan dan Saran.................................................................................&5 2.& *esimpulan..............................................&5 2.$ Saran....................................................&5
Da+tar Pustaka...................................................
%$3
/a 1 P*ndah2an
131 La)a, /*2aan+ 13 Tan 13 Man-aa) 134 Rm.an Ma.a2ah
4
/a Tinaan P.)aa 31 E2a.)i.i)a.
6lastisitas adalah si+at atau kemampuan suatu benda untuk kembali pada keadaan semula apabila gaya yang mengubah atau terdapat pada benda itu telah menghilang. 6lastisitas dapat juga bararti keenderungan yang terjadi pada suatu benda untuk berubah dari keadaan semula baik berupa perubahan panjang , lebar, maupun tinggi. 6lastisitas adalah keenderungan pada suatu benda untuk berubah dalam bentuk baik panjang, lebar maupun tingginya, tetapi massanya tetap, hal itu disebabkan oleh gaya-gaya yang menekan atau menariknya, pada saat gaya ditiadakan bentuk kembali seperti semula. enda - benda yang memiliki si+at elestisitas antara lain pada umumnya adalah karet dan pegas , karena karet dan pegas dapat kembali kepada keadaaan sebelumnya jika gaya yang terjadi pada benda 7 benda tersebut telah dihilangkan. Namun pada si+at elastisitas ini benda 7 benda mempunyai batas 7 batas elastisitas yang berbeda beda yang disebut modulus redigius, misalnya jika sebuah karet ditarik terlalu keras akan dapat putus karena gaya tarik atau yang diterimanya terlalu besar sehingga melebihi batas elastisita karet tersebut. 6lastisitas adalah si+at bahan yang dapat kembali ke bentuk a8al setelah gaya yang dikenai padanya dihilangkan, misalnya karet ditarik sampai mulur setelah gaya tarik dihilangkan ukuranpanjang karet tidak mengalami perubahan. Apabila karet yang ditarik sampai mulur 9memanjang:dan setelah gaya dihilangkan pemuluran ini tetap terjadi dengan panjang a8al karet sebelum perobaan menjadi tidak sama dengan panjang karet setelah perobaan, maka si+at elastis karet tersebut dapat dinyatakan telah berubah. Akibatnya karet yang telah mengalami permukaan telah berubah batas elastisitasnya. Si+at berla8anan dari elastis disebut plastis. 1ubungan linier antara gaya dengan pertambahan panjang , menurut hooks tidak hanya berlaku untuk batang benda padat saja , tetapi berlaku juga untuk benda 7 benda elastis ontohnya seperti; pegas, karet pentil dan karet gelang.
5
*etika menarik karet mainan sampai batas tertentu, karet tersebut bertambah panjang. (ika tarikanmu dilepaskan, maka karet akan kembali ke panjang semula. Demikian juga ketika dirimu merentangkan pegas, pegas tersebut akan bertambah panjang. tetapi ketika dilepaskan, panjang pegas akan kembali seperti semula. Apabila di laboratorium sekolah anda terdapat pegas, silahkan melakukan pembuktian ini. /egangkan pegas tersebut dan ketika dilepaskan maka panjang pegas akan kembali seperti semula. 1al itu disebabkan karena benda benda tersebut memiliki si+at elastis. 6lastis atau elastisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk a8alnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. (ika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda yang elastis, maka bentuk benda tersebut berubah.
ilmu
bangunan,
bahan-bahan
elastik
digunakan
sebagai
rangkaataupun sebagai penyangga untuk menahan getaran yang besar, misalnya gempabumi. ayangkan jika pada sebuah jembatan, bahan utama yang digunakan bukanbahan elastis. *etika beban yang agak banyak le8at diatas jembatan, makajembatan itu akan tertekan sedikit keba8ah. *arena tidak elastik, jembatan
6
tidakdapat kembali ke posisinya semula. ama-kalamaan, jembatan itu akan patah.!tulah sebabnya pengetahuan mengenai si+at elastisitas bahan sangat penting dalam kehidupan ini.
Pada dasarnya osilasi alias getaran dari pegas yang digantungkan secara vertikal sama dengan getaran pegas yang diletakan horisontal. Bedanya, pegas yang digantungkan secara vertikal lebih panang karena pengaruh gravitasi yang bekera pada benda !gravitasi hanya bekera pada arah vertikal, tidak pada arah horisontal". #ari kita tinau lebih auh getaran pada pegas yang digantungkan secara vertical. Pada pegas yang kita letakan horisontal !mendatar", posisi benda disesuaikan dengan panang pegas alami. Pegas akan meregang atau mengerut ika diberikan gaya luar !ditarik atau ditekan". $ah, pada pegas yang digantungkan vertikal, gravitasi bekera pada benda bermassa yang dikaitkan pada uung pegas. %kibatnya, &alaupun tidak ditarik ke ba&ah, pegas dengan sendirinya meregang seauh '(. Pada keadaan ini benda yang digantungkan pada pegas berada pada posisi setimbang. 6nergi potensial elestis berhubungan dengan benda-benda yang elastis, misalnya pegas. )ari kita bayangkan sebuah pegas yang ditekan dengan tangan. Apabila kita melepaskan tekanan pada pegas, maka pegas tersebut melakukan usaha pada tangan kita. 6+ek yang dirasakan adalah tangan kita terasa seperti di dorong. Apabila kita menempelkan sebuah benda pada ujung pegas, kemudian pegas tersebut kita tekan, maka setelah dilepaskan benda yang berada di ujung pegas pasti terlempar. (ika dirimu mempunyai koleksi pegas, baik di rumah maupun di sekolah, silahkan melakukan perobaan ini untuk membuktikannya. Setiap benda yang bergerak memiliki energi. *etapel yang ditarik lalu dilepaskan sehingga batu yang berada di dalam ketapel melunur dengan
)
keepatan tertentu. atu yang bergerak tersebut memiliki energi. (ika diarahkan pada ayam tetangga maka kemungkinan besar ayam tersebut lemas tak berdaya akibat dihajar batu. Pada ontoh ini batu melakukan kerja pada ayam. *endaraan beroda yang bergerak dengan laju tertentu di jalan raya juga memiliki energi kinetik. *etika dua buah kendaraan yang sedang bergerak saling bertabrakan, maka bisa dipastikan kendaraan akan digiring ke bengkel untuk diperbaiki. *erusakan akibat tabrakan terjadi karena kedua mobil yang pada mulanya bergerak melakukan usaha > kerja satu terhadap lainnya. *etika tukang bangunan memukul paku menggunakan martil, martil yang digerakan tukang bangunan melakukan kerja pada paku.
*etiap benda yang bergerak memberikan gaya pada benda lain dan memindahkannya seauh arak tertentu. Benda yang bergerak
memiliki
kemampuan
untuk
melakukan
kera,
karenanya dapat dikatakan memiliki energi. +nergi pada benda yang bergerak disebut energi kinetik. ata kinetik berasal dari bahasa yunani, kinetikos, yang artinya -gerak. ketika benda bergerak, benda pasti memiliki kecepatan. /engan demikian, kita dapat menyimpulkan bah&a energi kinetik merupakan energi
yang
dimiliki
benda
karena
gerakannya
atau
kecepatannya. Tujuan adanya pegas ini adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai mele8ati permukaan jalan yang tidak rata. *etika sepeda motor mele8ati jalan berlubang, gaya berat yang bekerja pada pengendara 9dan gaya berat motor: akan menekan pegas sehingga pegas mengalami mampatan. Akibat si+at elastisitas yang dimilikinya, pegas meregang kembali setelah termapatkan. Perubahan panjang pegas ini menyebabkan pengendara merasakan ayunan. Dalam kondisi ini, pengendara merasa sangat nyaman ketika sedang mengendarai sepeda motor. Pegas yang digunakan pada sepeda motor atau kendaraan lainnya telah diranang untuk mampu menahan gaya berat sampai
0
batas tertentu. (ika gaya berat yang menekan pegas mele8ati batas elastisitasnya, maka lama kelamaan si+at elastisitas pegas akan hilang. Disarankan agar tidak ditumpangi lebih dari tiga orang. Para peranang motor telah memperhitungkan beban maksimum yang dapat diatasi oleh pegas 9biasanya dua orang:. Pegas bukan hanya digunakan pada sistem suspensi sepeda motor tetapi juga pada kendaraan lainnya, seperti mobil, kereta api, dkk. 9gambar kiri 7 per mobil: . Pada mobil, terdapat juga pegas pada setir kemudi.
menekan
kasur. *arena
mendapat
tekanan
maka pegas kasur
termampatkan. Akibat si+at elastisitasnya, kasur pegas meregang kembali. Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya. Akibat adanya gaya gesekan maka suatu saat pegas berhenti bergerak. Dirimu yang berada di atas kasur merasa sangat empuk akibat regangan dan mampatan yang dialami oleh pegas kasur. Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas tersebut akan meregang ketika dikenai gaya luar. )isalnya anda melakukan perobaan mengukur besar gaya gesekan.
?aya tarik yang terlalu keras dan besar dapat menyebabkan suatu benda tidak dapat kembali lagi seperti semula. keadaan seperti ini dapat dikatakan mengalami bentuk plastis. Si+at kelentingan atau elastisitas suatu benda berbentuk batang dapat direntangkan dengan dua maam pengertian , yaitu tegangan 9stress: dan regangan 9strain:.
33 T*+an+an (S),*..!
Tegangan adalah besarnya gaya yang bekerja pada setiap satuan luas penampamg suatu benda atau batang. Suatu batang dikatakan dalam keadaan tegang apabila masing 7 masing ujung batang tersebut mengalami gaya tarik yang sama besarnya dan berla8anan arah. Apabila batang tersebut diiris tegak lurus sama besar, maka masing 7 masing potongannya dalam keadaan setimbang. Potongan akan mengerjakan tarikan terhadap potongan yang berla8anan arah yang terdistribusi merata pada luas penampang 9A: dengan gaya F. Tegangan ini merupakan tegangan normal bukan merupakan besaran #etor. 1al ini dika renakan oleh kita tidak memberi arah tertentu. Tegangan yang berbeda pada @at padat merupakan tekanan hidrostatis asalkan teganngan disemua titik permukaan itu adalah sama.
3 R*+a+an (.),ain!
/egangan adalah peubahan yang relati#e dimensi atau bentuk benda yang mengalami tegangan. /egangan yang dapat berarti pertambahan panjang untuk tiap 7 tiap satu satuan panjang. (ika diketahui pertambahan panjang dan panjang mula 7 mula sebelum benda itu diberi gaya, maka dapat ditentukan regangannya dengan persamaan berikut ini rumus & 9terlampir:. Sebuah batang yang mengalami regangan , panjang aslinya dari l o berubah menjadi l, 1al ini terjadi karena pada ujung 7 ujungnya dilakukan gaya tarikan yang sama besar dan berla8anan arahnya. Perpanjangan ini menjadi keil hanya pada ujung 7 ujungnya sama . Setiap unsur batang itu bertambah panjang sebanding dengan pertambahan panjang
1(
batang seara keseluruhan. /egangan akibat tarikan pada batang tersebut dapat ditulis dengan persamaan seperti berikut ini rumus $ 9terlampir:. /egangan akibat kompresiang dide+enisikan dengan ara yang sama, yaitu sebagai perbandingan berkurangnya panjan terhadap panjang a8alnya.
343 R*+an+an 2n,
/egangan lunur merupakan perbandingan perubahan sudut b terhadap dimensi melintang. /egangan lunur terjadi pada balok yang pada salah satu diagonalnya mengalami pertambahan panjang dan yang lainnya berkurang. 1al ini terjadi karena bekerjanya tegangan tangensial, maka dapat ditulis pada rumus " 9terlampir:. /egangan lain yang dihasilkan oleh tekanan hidrostatis adalah regangan #olume.
35 R*+an+an #72m*
/egangan #olume adalah perbandingan antara perubahan #olume pertama dan #olume sesudahnya pada rumus ' 9terlampir:. Dan juga gra+ik hubungan antara tegangan dengan regangan 9terlampir:. Dari & ke $ gra+ik menunjukkan garis lurus berarti pertambahan panjang berbanding lurus dengan tegangan atau jika gaya tegangan dijadikan dua kali lebih besar dan seterusnya. (adi, gaya tegangan sebanding dengan pertambahan panjang. Dalam hal ini, bahan yang mengalami peribahan bentuk panjang atau elastisitas berarti apabila tegangan atau bebannya tidak ada maka akan kembalikebentuk semula. Sedangkan pada titik " merupakan batas elastisitas dan mulai terjadi perubahan bentuk plastis. (ika tegangan sudah tidak ada lagi, maka mengembalikan kebentuk semula tidak akan sempurna lagi. *arena itulah, mulai dari titik " gra+ik hubungan antara tegangan dan regangan tidak berupa garis yang lurus, melainkan melengkung.
36 M7d2. E2a.)i. M7d2. &7n+
11
)odulus young adalah perbandingan tegangan tarik terhadap regangan tarik untuk benda yang berbahan tertentu dan sama dengan perbandingan tegangan kompresi terhadap regangan kompresi. )odulus 6lastis dapat ditulis pada rumus 0 9terlampir:. *onstanta dinamakan modulus young 96:. 1arga 6 tergantung pada si+a t bahan dan tidak tergantung pada ukuran atau dimensi bahan.
F
pada
salah
satu ujung
pegas
yang
besarnya
sama
tetapiberla8anan arah dengan gaya pada ujung lainnya .
33 K7n.)an)a 'a:a M7d2. E2a.)i.
*onstanta gaya modulus elastis merupakan gaya yang menyatakansi+at elastis suatu bahan tertentu dan dukan menunjukkan langsung seberapa jauh sebuah batang atau pegas yang terbuat dari bahan yang bersangkutan mengalami perubahan akibat pengaryh beban atau gaya. *onstanta ini tidak tergantung kepada ukuran atau dimensi bahan, melainkan tergantung kepada bahan yang memiliki si+at 7 si+at tertentu. 1ukum 1ooke ; B (ika gaya tarik tidak melampaui batang elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus atau sebanding dengan gaya tariknyaC. erikut gra+ik hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pada pegas 9terlampir:. )enurut 1ukum 1ooke, Pertambahan panjang itu berbanding lurus dengan F>
HUKUM HOOKE Hukum Hooke pada Pegas
)isalnya kita tinjau pegas yang dipasang hori@ontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. )assa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya gesekan, sehingga benda melunur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan arah positi+ ke kanan dan arah negati+ ke kiri. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut
12
tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang 9lihat gambar a:.
konstanta
pegas:, semakin keil
gaya
yang diperlukan
untukmeregangkan pegas.
Hukum Hooke untuk Benda Non Pegas 13
1ukum hooke ternyata berlaku juga untuk semua benda padat, dari besi sampai tulang tetapi hanya sampai pada batas-batas tertentu. )ari kita tinjau sebuah batang logam yang digantung #ertikal, seperti yang tampak pada gambar di ba8ah 9gambar d terlampir:. Pada benda bekerja gaya berat (berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda),yang besarnya E mg dan arahnya menuju ke ba8ah (tegak lurus permukaan bumi). Akibat adanya gaya berat, batang logam tersebut bertambah panjang sejauh 9delta :. (ika besar pertambahan panjang 9delta : lebih keil dibandingkan dengan panjang batang logam, hasil eksperimen membuktikan bah8a pertambahan panjang 9delta : sebanding dengan gaya berat yang bekerja pada benda. Persamaan ini kadang disebut sebagai hukum 1ooke. *ita juga bisa menggantikan gaya berat dengan gaya tarik, seandainya pada ujung batang logam tersebut tidak digantungkan beban. esarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu. (ika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda patah. 1ubungan antara gaya dan pertambahan panjang 9atau simpangan pada pegas: dinyatakan melalui gra+ik di samping. (ika sebuah benda diberikan gaya maka hukum 1ooke hanya berlaku sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum hooke. (ika benda diberikan gaya hingga mele8ati batas hukum hooke dan menapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan tidak mele8ati batas elastisitas. tapi hukum 1ooke tidak berlaku pada daerah antara batas hukum hooke dan batas elastisitas. (ika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga mele8ati batas elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula benda tersebut akan berubah bentuk seara tetap. (ika pertambahan panjang benda menapai titik patah, maka benda tersebut akan 14
patah. erdasarkan persamaan hukum 1ooke di atas, pertambahan panjang (delta L)suatu benda bergantung pada besarnya gaya yang diberikan 9F: dan materi penyusun dan dimensi benda (dinyatakan dalam konstanta k). enda yang dibentuk oleh materi yang berbeda akan memiliki pertambahan panjang yang berbeda 8alaupun diberikan gaya yang sama, misalnya tulang dan besi. Demikian juga,
8alaupun
sebuah
benda
terbuat
dari
materi
yang
sama (besi,
misalnya), tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda maka benda tersebut akan mengalami pertambahan panjang yang berbeda sekalipun diberikan gaya yang sama. (ika kita membandingkan batang yang terbuat dari materi yang sama tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan gaya yang sama.
/a Da)a Ha.i2 P*n+ama)an
15
/a 4 P*n+72ahan Da)a
16
/a 5 P*maha.an
1)
/a 6 K*.imp2an dan Sa,an
631 K*.imp2an 63 Sa,an
10
Da-)a, P.)aa
?ianoli, Douglas =. $%%&. Fisika Jilid (terjemahan). (akarta ; 6rlangga 1alliday dan /esnik. &55&. Fisika Jilid (terjemahan). (akarta ; 6rlangga Tipler, P.A.&554. Fisika untuk !ains dan "eknik ‐ Jilid (terjemahan). (akarta ; 6rlangga Goung, 1ugh D. H Freedman, /oger A. $%%$. Fisika #niversitas (terjemahan). (akarta ; 6rlangga
1
Lampi,an
/umus &
Object5
eE /umus $ l − l o
l
l o
l o
E /umus " $ h
/egangan lunur E
/umus '
2(
∆%
%
egangan volume umus 5 ∆l l
σ
e
6E
Fl
F &
&∆l
→
E
9N>m$:
6E
rak 1 35 30
3
4
25
5
20
tegangan
2
15 10
1
5 0
0 0
1
2
3
4
5
regangan
rak 2
21
50 45 40 35 30
gaya (N)
25 20 15 10 5 0 1
2
3
pertambahan panjang (cm)
ambar a ambar b
ambar c
22
ambar d
23
