LAPORAN PRAKTIKUMBIOFISIKA UMUM

PENGUKURAN REOLOGI

Hari, Tanggal : Sabtu, 14 Desember 2013Dosen : Dr. Jajang JuansahNama Asisten : 1. Lilis Solechah (G74100045)

2. Arini Eka Septia (G74100030)Nama : Yanti Fajarwati (G84120054) Rekan Kerja : 1. Suci Amelia (G84120018)

2. Suharjono (G84120035) 3. Haning Safrida N (G84120073) 4. Melati Devina G W (G84120094) 5. Esatri Rosetaati (G84100020)

KELOMPOK 1

DEPARTEMEN BIOKIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2013

I. Pendahuluan

I.1 TujuanMempelajari alat-alat sensor stress dan strain serta menentukan

kekuatan bahan.

I.2 Alat dan Bahan : Tulang mentah ikan lele dan ikan mujair Tali rafiaPASCO C1-6746 untuk sensor gaya (Economi Force Sensor dan Stress

Strain Apparatus), terhubung dengan computer

Sumber gambar : Maharani (2008)

I.3 Teori Singkat

Setiap bahan akan memiliki sifat reologi atau mekanik tertentu. Sifat reologi setiap bahan berbeda-beda tergantung bentuk dan bahan yang digunakan. Kekuatan bahan dapat ditinjau dari uji tarik, uji geser, uji getar, dan uji tekannya. Uji tarik, uji tekan dan uji geser dikategorikan sebagai tegangan (Giancoli, 1991).

Bila sebuah gaya diberikan pada bahan yang elastis, bahan itu akan mengalami sedikit perubahan yang dinamakan deformasi (perubahan bentuk). Menurut Vlack (1989) deformasi ada dua macam, yaitu deformasi elastis, dan deformasi plastis. Deformasi elastis adalah regangan yang dapat balik (reversible) dan sebanding dengan tegangan yang diberikan, sedangkan deformasi plastis adalah regangan yang tidak dapat balik, atau permanen.

Deformasi bahan tergantung pada panjang, luas penampang dan komposisinya. Misalnya pada balok, pengaruh panjang dua balok yang homogen dengan diameter dan bahan yang sama mendapat tekanan gaya yang

sama besar, balok yang lebih panjang akan mengalami tekanan dengan jumlah yang proporsinya lebih besar. Tapi bila perubahan panjang dibagi dengan panjang balok semula, ΔL/L, diperoleh suatu besaran yang tidak tergantung pada panjang balok.

F ~ ΔL/LBesaran perubahan panjang dibagi panjang semula, ΔL/L, dinamakan

strain dan ditulis dalam bentuk persamaan:

σ = ΔL/LKeterangan : σ = strain, bilangan tanpa dimensi

Kemudian faktor luas penampang balok. Jika sebuah balok menahan sebuah beban, beban itu akan menekan balok dengan sejumlah gaya. Bila balok kedua yang identik dipasang untuk berbagi beban, maka gaya beban itu akan didistribusikan sama besar di antara kedua balok itu, perubahan panjangnya menjadi setengah besar perubahan panjang sebelumnya.

F/A ~ ΔL/L dengan A = luas (m2)

Jadi pengaruh gaya terhadap strain berkurang dengan adanya luas penampang balok yang semakin besar (Young 2002).

I.4 Langkah Kerja Siapkan sampel berupa tulang (tulang ikan lele dan ikan mujair) Ikat tulang ikan pada salah satu bagian (pertengahan agak tepi) dan

pada alat sensor gaya menggunakan tali rafia Lakukan penarikan sesuai dengan jarak benang pada ikatan tulang,

bersamaan dengan itu ukur gayanya. Simpan file data gaya tersebut Buat grafik gaya vs waktu dan cari gaya maksimumnya, biasanya

kondisi akhir Lakukan penahanan pada satu sisi tulang, dan sisi lain ditekan dengan

sensor gaya, bersamaan dengan itu, ukur besaran gayanya sebagai fungsi waktu, dan cari gaya maksimumnya, biasanya kondisi akhir.

Tulang lain disiapkan dengan kondisi yang sama, dan ukur gaya sampai tulang patah

Buat grafik gaya vs waktu dan cari gaya maksimumnya, biasanya pada kondisi akhir

II. Data PercobaanA. Data

a. Tabel gaya tarik (strain) tulang ikan lele

Waktu (s) Gaya (N)

7,60 0,087,70 0,097,80 0,097,90 -2,848,00 -6,668,10 -13,848,20 -16,838,30 -17,488,40 -16,368,50 0,168,60 0,158,70 0,158,80 0,168,90 0,179,00 0,189,10 0,189,20 0,18

b. Tabel gaya tekan (stress) tulang ikan lele

Waktu (s) Gaya (N)9,40 0,619,50 1,409,60 2,319,70 3,429,80 9,169,90 6,5210,00 8,0110,10 9,3410,20 10,9010.30 12,0210,40 13,2810,50 12,3310,60 12,8510,70 13,7610,80 13,5010,90 13,6211.00 14,8011,10 15,0011,20 15,0211,30 16,0211,40 13,6811,50 17,7511,60 18,6711,70 19,4111,80 6,54

c. Tabel gaya tarik (strain) tulang ikan mujair

Waktu (s) Gaya (N)1,50 1,361,60 0,821,70 -0,581,80 -4,151,90 -6,782,00 -6,742,10 -7,662,20 -10,342,30 -16,132,40 3,032,50 3,112,60 3,122,70 3,142,80 3,092,90 3,093,00 3,053,10 3,133,20 3,173,30 3,143,40 3,113,50 3,063,60 3,083,70 3,113,80 3,143,90 3,144,00 3,114,10 3,08

d. Tabel gaya tekan (stress) tulang ikan mujair

Waktu (s) Gaya (N)21,50 10,5221,60 11,6721,70 12,3821,80 13,1021,90 14,1722,00 14,0422,10 15,1122,20 15,8822,30 16,90

22,40 19,3922,50 19,0622,60 20,6522,70 20,7822,80 -1,0822,90 -0,1523,00 -0,4623,10 -0,4123,20 -0,4323,30 -0,3923,40 -0,3723,50 -0,3123,60 -0,1823,70 -0,0623,80 -0,0623,90 -0,0924,00 -0,1524,10 -0,20

III. Pengolahan Dataa. Grafik

7.6 7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 9.1 9.2

-20

-15

-10

-5

0

5

Waktu (s)

Gaya

(N)

Grafik 1 hubungan gaya terhadap waktu pada gaya tarik (strain) tulang ikan lele

9,4 9,6 9,8 1010,2

10,410,6

10,811.00

11,211,4

11,611,8

0

5

10

15

20

25

Waktu (s)

Gaya

(N)

Grafik 2 hubungan gaya terhadap waktu pada gaya tekan (stress) tulang ikan lele

1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 3.9 4.1

-20

-15

-10

-5

0

5

Waktu (s)

Gaya

(N)

Grafik 3 hubungan gaya terhadap waktu pada gaya tarik (strain) tulang mujair

21.521.7

21.922.1

22.322.5

22.722.9

23.123.3

23.523.7

23.924.1

-5

0

5

10

15

20

25

Waktu (s)

Gaya

(N)

Grafik 4 hubungan gaya terhadap waktu pada gaya tekan (stress) tulang mujair

Tekanan pada tulang ikan lele

σ= FA → σ= F

π r2

σ=19,41N3,14¿¿

σ= 19,41 N3,14(4 ×10−6)m2

σ= 19,41 N1,256× 10−5 m2

σ=1545382,166 N /m2

Tekanan pada tulang ikan mujair

σ= FA → σ= F

π r2

σ=20,78 N3,14 ¿¿

σ= 20,78 N3,14(4 ×10−6)m2

σ= 20,78 N1,256× 10−5 m2

σ=1654458,599 N /m2

IV. Pembahasan

Kekuatan suatu bahan sangat menentukan dalam aplikasi teknologi. Kekuatan bahan tidak terlepas dari kata stress dan strain. Stress normal dibedakan menjadi stress normal tekan (kompresi) dan stress normal tarik. Kuat tekan didefinisikan sebagai gaya F (Newton) dibagi dengan luas

penampang benda uji A (mm2). Pengukuran kuat tekan dilakukan dengan menjepit membran pada kedua sisi dan ditekan tepat pada tengah-tengah membran. Alat penekan yang digunakan diusahakan ujung penekan tersebut tidak runcing (tumpul) (Mahrani 2008).

KT = Fmax / A0 ( 2 )

KT = kuat tekan (N/ mm2 ) F = gaya yang tegak lurus permukaan (Newton) A0 = luas penampang membran yang ditekan (mm2)

Pemakaian istilah stress tekan (kompresi) sama halnya dengan kuat tekan.Kuat tekan dilakukan untuk mengetahui kemampuan bahan menahan beban.

Perlakuan kuat tarik menginformasikan adanya kekuatan tarik dan perpanjangan patah. Kuat tarik biasanya didukung oleh sifat keelastisitasan bahan. Benda yang kembali kebentuk semula tanpa ada perubahan bentuk dikatakan benda elastik sempurna. Benda yang tidak kembali ke bentuk semula dikatakan benda yang bersifat plastik.

Rumus kuat tarik : KT=Fmax/A0 (3)

KT = kuat tarik (N/ mm2 ) F = gaya ( Newton)

A0 = luas penampang awal membran (mm2)

Skema kuat tarik dilakukan dengan menjepit membran dan menghubungkannya dengan sensor gaya yang langsung terhubung dengan komputer seperti gambar dibawah ini.

sensor terhubung ke komputer

sensor terhubung ke computersumber : Mahrani (2008)

Bahan yang digunakan dalam praktikum untuk diuji kekuatan tekanan (stress) dan tarikan (strain) yaitu tulang ikan lele dan ikan mujair. Hasil percobaan diperoleh gaya maksimum untuk gaya tekan tulang ikan lele sebesar 13,68 N pada waktu 11.40 detik, sedangkan gaya maksimum untuk gaya tekan tulang ikan mujair sebesar 20,78 N pada waktu 22.70 detik. Grafik 2 dan 4 menunjukkan naiknya nilai gaya tekan hingga mencapai gaya maksimumnya (titik putus), kemudian menurun dan mendatar ketika gaya maksimumnya telah tercapai. Pada saat gaya maksimum ini, tulang ikan dapat dipatahkan oleh alat sensor gaya tekan. Gaya tekan maksimum tulang ikan mujair lebih besa dibandingkan tulang ikan lele. Artinya, tulang ikan mujair mempunyai ketahanan yang lebih besar dalam menahan tekanan alat sensor gaya, sehingga gaya yang diperlukan untuk mematahkan tulang ikan mujair lebih besar dan waktunya lebih lama. Luas permukaan tulang ikan pun dapat mempengaruhi nilai gaya tekan maksismumnya. Kemudian dari data percobaan kuat tarik, didapatkan gaya tarik maksimum tulang ikan lele -17,48 N pada waktu 8.30 detik, dan untuk tulang ikan mujair -16,13 N dalam waktu 2.30 detik. Artinya

V. KesimpulanKekuatan suatu bahan dapat diuji dengan memberikan gaya eksternal

berupa penekanan (compressive), penarikan (tensile), geseran (shear), dan putaran (torsion) pada bahan. Semakin sulit suatu bahan ditarik, maka semakin baik kualitas bahan tersebut, begitu juga dengan pemberian tekanan, bila semakin besar gaya tekan yang dibutuhkan untuk mendeformasi (merubah bentuk) bahan, bahan tersebut berarti berkualitas baik. Hasil percobaan menunjukkan tulang ikan mujair memiliki kualitas bahan yang baik dibandingkan dengan tulang ikan lele. Hal ini dapat dilihat dari gaya tekan dan gaya tarik maksimumnya yang besar untuk mendeformasi tulang ikan mujair.

VI. Daftar Pustaka

Giancoli, Douglas C. 1991. Fisika Jilid 1 Edisi Kelima. Jakarta (ID): Erlangga.

Mahrani E. 2008. Kajian sifat reologi berbagai jenis membran telur [skripsi]. Bogor (ID): Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Vlack Lawrence HV. 1989. Elements of Materials Science and Engineering. Jakarta (ID) : Erlangga

Young HD, Freedman RA. 2002. Fisika Universitas. Jakarta (ID) : Erlangga