1. IV. MODULUS YOUNG KAWAT
A. Pendahuluan
1. Latar Belakang
Elastisitas adalah kemampuan suatu objek untuk kembali ke bentuk
awalnya setelah suatu gaya eksternal (dari luar) yang diberikan
sebelumnya berakhir. Jika benda tersebut tidak kembali ke bentuk semula
setelah gaya dihentikan, benda tersebut dikatakan memiliki sifat plastis.
Jika sebuah benda elastis ditarik oleh suatu gaya, benda tersebut akan
bertambah panjang sampai ukuran tertentu sebanding dengan gaya
tersebut, yang berarti ada sejumlah gaya yang bekerja pada setiap satuan
panjang benda Gaya yang bekerja sebanding dengan panjang benda dan
berbanding terbalik dengan luas penampangnya. Dalam fisika, besarnya
gaya yang bekerja (F) dibagi dengan luas penampang (A) didefinisikan
sebagai tegangan (stress), disimbolkan σ: F/A. Dalam SI, satuan tegangan
(σ) adalah N/m2
yang diperoleh melalui pembagian satuan gaya dan luas.
Apabila gaya tersebut menyebabkan pertambahan panjang pada benda,
maka disebut tegangan tensil. Sebaliknya, jika gaya menyebabkan
berkurangnya panjang benda, maka disebut tegangan kompresional.
Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan suatu regangan,
tergantung pada keadaan bahan yang ditekan. Tegangan pada benda,
misalnya kawat besi, didefinisikan sebagai gaya persatuan luas
penampang benda tersebut, Bila dua buah kawat dari bahan
yang sama tetapi luas penampangnya berbeda diberi gaya, maka kedua
kawat tersebut akan mengalami tegangan yang berbeda. Kawat dengan
penampang kecil mengalami tegangan yang lebih besar dibandingkan
kawat dengan penampang lebih besar. Tegangan

2. benda sangat diperhitungkan dalam menentukan ukuran dan jenis bahan
penyangga atau penopang suatu beban, misalnya penyangga jembatan
gantung dan bangunan bertingkat.
Regangan, disimbolkan oleh ε didefinisikan sebagai perbandingan
pertambahan atau perubahan panjang (∆l) dengan panjang mula-mula (l0).
Dalam SI, regangan tidak memiliki satuan karena pembagian antar satuan
panjang (m/m= -). Berdasarkan jenis tegangan, regangan dapat
digolongkan menjadi:
1.) Regangan linear: perbandingan antara perubahan panjang dengan
panjang mula-mula yang disebabkan oleh tegangan normal.
2.) Regangan volume: perbandingan antara perubahan volume dengan
volume mula-mula yang disebabkan oleh stress normal dari
beberapa sisi.
3.) Regangan shear, perbandingan antara perubahan bentuk dengan
bentuk semula yang diakibatkan adanya tegangan tangensial.
Perbandingan antara tegangan dan regangan, atau tegangan persatuan
regangan, disebut modulus elastik bahan. Semakin besar modulus elastis,
semakin besar tegangan yang dibutuhkan untuk suatu regangan tertentu.
Modulus elastisitas (E) didefinisikan sebagai hasil pembagian atau
rasio antara tegangan (σ) dan regangan (e) : E= σ/e. Jika Modulus
Elastisitas menyatakan perbandingan antara tegangan terhadap regangan
linear, maka disebut dengan Modulus Young. Rumus Modulus Young
diturunkan dari rumus tegangan dan regangan, yaitu:

3. Gambar 4.1 Rumus Modulus Young
Dalam SI, satuan Modulus Young sama dengan satuan tegangan
(N/m2
) karena pembagian tegangan dengan regangan tidak menimbulkan
pengurangan satuan (regangan tidak memiliki satuan). Modulus Young
juga menunjukkan besarnya hambatan untuk merubah panjang suatu
benda elastis. semakin besar nilai Modulus Young suatu benda, semakin
sulit benda tersebut dapat memanjang, dan sebaliknya. Jika modulus
elastisitas menyatakan perbandingan antara tegangan terhadap regangan
volume, maka disebut dengan Modulus Bulk yang menunjukkan besarnya
hambatan untuk mengubah volume suatu benda, dan jika modulus
elastisitas menyatakan perbandingan antara tegangan terhadap regangan
shear, maka disebut dengan Modulus Shear yang menunjukkan hambatan
gerakan dari bidang-bidang benda padat yang saling bergesekan.
Kebanyakan benda adalah elastis sampai ke suatu gaya dengan besar
tertentu, yang biasa disebut sebagai batas elastisitas. Jika gaya yang
diberikan pada benda 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. Dalm kehidupan sehari – hari, modulus elastisitas sering
digunakan, khususnya pada bidang ilmu teknik yang mengkaji tentang
pembangunan suatu bangunan atau suatu benda, seperti mesin. Proses
pembangunan tersebut berkaitan secara langsung dengan kekuatan bahan
yang digunakan.
2. Tujuan Praktikum
Tujuan dari praktikum acara IV Modulus Young adalah.

4. a. Memahami sifat- sifat elastis benda padat
b. Memahami tegangan dan regangan dari suatu bahan
c. Mengukur Modulus Young suatu bahan
3. Waktu dan tempat praktikum
Praktikum acara IV Kalorimetri dilaksanakan pada hari Selasa 25
Sepember 2012, di Laboratorium Pusat, Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
B. Tinjauan Pustaka
Elastisitas adalah sifat di mana benda kembali pada ukuran dan bentuk
awalnya ketika gaya-gaya yang mendeformasikan (mengubah bentuknya)
dihilangkan. Tegangan (σ) yang dialami di dalam suatu padatan adalah besar
gaya yang bekerja (F), dibagi dengan luas (A) dimana gaya tersebut bekerja:
tegangan = gaya
luas permukaan di mana gaya bekerja
σ = F
A
Satuan SI untuk tegangan adalah pascal (Pa), di mana 1 Pa = 1 N/m2
. Jadi, jika
sebuah rotan menahan beban, tegangan pada titik manapun pada rotan adalah
beban dibagi dengan luas penampang melintang pada titik tersebut; area yang
paling sempit mengalami tegangan terbesar. Regangan () adalah deformasi
(perubahan bentuk) bagian akibat tegangan. Regangan diukur sebagai rasio

5. perubahan dari sejumlah dimensi benda terhadap dimensi awal di mana
perubahan terjadi.
regangan = perubahan dalam dimensi
dimensi awal
Jadi regangan normal pada beban aksial adalah perubahan panjang (∆L)
terhadap panjang awal (L0) : ε = ∆L
L0
Regangan tidak memiliki satuan karena merupakan rasio dari besaran-besaran
yang sama. Batas elastis suatu benda adalah tegangan terkecil yang akan
menghasilkan gangguan permanen pada benda. Ketika diberikan tegangan
melebihi batas ini, benda tidak akan kembali persis seperti keadaan awalnya
setlah tegangan tersebut dihilangkan (Bueche, 2006).
Hukum Hook; sifat elastisitas (kenyal) adalah sifat menentang
perubahan bentuk, seperti halnya karet yang diregangkan akan berusaha
kembali ke keadaan semula. Orang yang erutama mempelajari sifat ini adalah
Robert Hook yang kemudian mengemukakan hukumnya yang lalu dikenal
sebagai hokum Hook yang merupakan dasar daripada teori elastisitas
(kekenyalan) (Soedojo, 1986).
Kita kenal 3 macam regangan, yakni regangan panjang, regangan
volum, dan regangan sudut. Regangan panjang; dengan panjang semula
sewaktu tiada regangan, lo, dan penambahan panjang ∆l akibat tegangan,
regangannya diberikan oleh ∆l/ lo , sedangkan jikalau luas penampangnya A
dan gaya tegangan yang meregangkan ialah W, maka tegangannya adalah
W/A, berdasarkan hokum Hook ditulis Y (∆l/ lo) = W / A. Regangan volum;
sudah tenti regangan volum yang dimaksud bukan penambahan volum

6. melainkan pengerutanvolum akibat penekanan. Untuk itu menurut hukum
Hook dapat ditulis: B (-∆T / V0) = p dengan B ialah modulus ketegaran
(modulus of rigidity) yang besarnya kurang lebih 1/3 modulus Young.
Regangan sudut; sejalan dengan regangan-regangan lain, menurut hukum
Hook, kita dapat menulis M = F / A. Dengan A ialah luas permukaan yangϕ
dikenai gaya luncuran dan M adalah apa yang dinamakan modulus luncuran
(shear modulus) (Soedojo, 1999).
Thimosuko & Gere (1984) memberikan rumus untuk menghitung
tegangan normal benda uji silinder beton berdiameter 15cm dan tinggi 30cm
dengan rumus
σ = P
A
dengan,
σ = tegangan normal silinder (k N/m2
)
P = beban hancur beton dalam keadaan tekan (k N)
A = luas silinder ¼.3,14.d2
dengan d adalah diameter silinder (Prayitno, 2002).
Sifat dasar yang penting berkaitan dengan beton serat adalah kuat tarik
maksimum, regangan maksimum, retak dan perkembangan retak. Menurut
Soepriyono dkk (1974) kekuatan dan serat polyester dalam keasaan basah
sama dengan keadaan kering. Sebuah balok yang mendapat beban berupa
momen lentur murni, maka tiap-tiap serat longitudinal balok mendapat
tegangan berupa tegangan tarik atau tekan. Serat longitudinal yang tidak
menderita tegangan tarik atau tekan disebut garis netral. Bila momen yang

7. terjadi masih dibawah momen ultimit, maka berlaku hukum Hooke, dimana
tegangan berbanding lurus dengan regangan (σ = E ε) (Mediyanto, 2002).
Ilmu kekuatan bahan adalah kumpulan pengetahuan yang membahas
hubungan antara gaya intern, deformasi, dan beban luar. Dalam metode
analisa umum yang dipergunakan dalam ilmu kekuatan bahan, langkah
pertama ialah memisalkan bahwa bagian konstruksi itu dalam keadaan
seimbang. Persamaan kesaimbangan statis diterapkan terhadap gaya yang
bekerja pada bagian konstruksi dengan gaya gaya intern yang melawan
bekerjanya beban luar. Ini dilakukan dengan membuat sebuah bidang melalui
benda tersebut pada titik tinjauan. Gaya tahan intern biasanya dinyatakan
sebagai tegangan yang bekerja dalam luas tertentu, sehingga gaya intern sama
dengan integral tegangan kali diferensial luas di mana tegangan itu bekerja.
Agar nilai integral ini dapat dihitung, perlu diketahui distribusi tegangan pada
bidang potong. Distribusi tegangan itu ditentukan dengan mengamati dan
mengukur distribusi regangan dalam bidang konstruksi, sebab tegangan tidak
dapat diukur secara fisik. Tetapi, karena tegangan itu sepadan dengan
regangan untuk deformasi kecil, maka penentuan distribusi regangan
memberikan distribusi regangan (Syawaldi, 2006).
C. Alat, Bahan dan Cara Kerja
1. Alat
a. Jarum penunjuk skala
b. Seperangkat bandul atau beban
c. Meteran dan Jangka sorong
d. Jangka ukur
e. Cutter
f. Neraca ohaus

8. 2. Bahan
Kawat tembaga dan besi
3. Cara Kerja
a. Memasang kawat tembaga dengan panjang L dengan salah satu
ujungnya diikat dan ujung lainnya diberi beban atau bandul.
b. Mengukur diameter kawat A dengan menggunakan jangka sorong dan
massa benda yang digantungkan.
c. Mencatat perubahan panjang ∆L pada pergeseran penunjuk jarum.
d. Memberi beban lagi dan mencatat kembali massa benda dan
pergeseran jarum jam tersebut.
e. Mengulangi langkah d dengan memberi beban berturut-turut hingga
terjadi regangan yang besar.
f. Mencatat hasil praktikum dalam sebuah tabel.
DAFTAR PUSTAKA
Bahtiar. 2010. Estimating Young’s Modulus and Modulus of Rupture of Coconut
Logs using Reconstruction Method. Civil Engineering Dimension. Surabaya
Bueche, Frederick J. 2006. Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta

9. Goueffon, Yann. 2010. Investigations into the Coefficient of Thermal Expansion
of Porous Film Prepared on AA7175 T7351 by Anodizing in Sulphuric Acid
Electrolyte. Universite de Toulouse Cedex. France
Mediyanto, Antonius. Perilaku Gabungan Balok Beton yang Diperkuat Dengan
Beton Normal dan Serat Polyster yang Mengalami Kegagalan Lentur.
Universitas Sebelas Maret. Surakarta
Prayitno, Slamet. 2002. Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Penambahan
Serat. Universitas Sebelas Maret. Surakarta
Soedojoe, Peter. 1986. Asas-Asas Ilmu Fisika Jilid I. Gadjah Mada University
Press. Jogjakarta
Soedojoe, Peter. 1999. Fisika Dasar. Gadjah Mada University Press. Jogjakarta
Syawaldi. 2006. Analisa Kekuatan Tarik dan Struktur Mikro dari Baja
Konstruksi Bangunan Terhadap Perubahan Temperatur. Teknik Mesin
Universitas Islam Riau. Riau

10. Goueffon, Yann. 2010. Investigations into the Coefficient of Thermal Expansion
of Porous Film Prepared on AA7175 T7351 by Anodizing in Sulphuric Acid
Electrolyte. Universite de Toulouse Cedex. France
Mediyanto, Antonius. Perilaku Gabungan Balok Beton yang Diperkuat Dengan
Beton Normal dan Serat Polyster yang Mengalami Kegagalan Lentur.
Universitas Sebelas Maret. Surakarta
Prayitno, Slamet. 2002. Kuat Lentur Balok Beton Bertulang dengan Penambahan
Serat. Universitas Sebelas Maret. Surakarta
Soedojoe, Peter. 1986. Asas-Asas Ilmu Fisika Jilid I. Gadjah Mada University
Press. Jogjakarta
Soedojoe, Peter. 1999. Fisika Dasar. Gadjah Mada University Press. Jogjakarta
Syawaldi. 2006. Analisa Kekuatan Tarik dan Struktur Mikro dari Baja
Konstruksi Bangunan Terhadap Perubahan Temperatur. Teknik Mesin
Universitas Islam Riau. Riau