PENGUKURAN MODULUS YOUNG STAINLESS STEEL ?· Nilai Modulus Young stainless steel dapat diukur dengan…

  • Published on
    15-Feb-2019

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

PENGUKURAN MODULUS YOUNG STAINLESS STEEL

DENGAN ANALISIS GETARAN MENGGUNAKAN FORCE

SENSOR

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh :

Gregorius Adirahmat Sahu

NIM: 121424012

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i

PENGUKURAN MODULUS YOUNG STAINLESS STEEL

DENGAN ANALISIS GETARAN MENGGUNAKAN FORCE

SENSOR

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh :

Gregorius Adirahmat Sahu

NIM: 121424012

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

iv

LEMBAR PERSEMBAHAN

Hasil karya dan perjuanganku, kupersembahkan untuk :

Bapak Alo Sahu

Ibu Bernadeta Liun

Adik-adikku tercinta, Metil, Beti, dan Joni

Teman-teman Pendidikan Fisika 2012

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vii

ABSTRAK

PENGUKURAN MODULUS YOUNG STAINLESS STEEL

DENGAN ANALISIS GETARAN MENGGUNAKAN FORCE

SENSOR

Telah dilakukan penelitian untuk mengukur nilai Modulus Young stainless

steel dengan analisis getaran menggunakan Force sensor. Frekuensi alami

ditentukan dari analisis getaran yang diukur dengan menggunakan Force sensor.

Peristiwa getaran stainless steel ditampilkan dalam grafik hubungan antara gaya

dengan waktu dalam program Logger pro. Grafik hubungan antara gaya dengan

waktu diubah ke grafik Fast Fourier Transform (FFT) untuk mendapatkan nilai

frekuensi alami getaran tersebut. Nilai Modulus Young diperoleh berdasarkan

persamaan Euler-Bernoulli dengan analisis grafik hubungan antara frekuensi

alami terhadap satu per kuadrat panjang stainless steel. Nilai Modulus Young

stainless steel berdasarkan hasil penelitian sebesar (121 3) GPa.

Kata kunci: Modulus Young, stainless steel, analisis getaran, Force sensor,

Logger pro, frekuensi alami.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

viii

ABSTRACT

THE MEASUREMENT OF YOUNGS MODULUS ON

STAINLESS STEEL WITH ANALYSIS OF VIBRATION USING

FORCE SENSOR

A research to measure the value of Youngs Modulus on stainless steel

with analysis of vibration using Force sensor was conducted. The natural

frequency was determined from analysis of vibration using Force sensor. The

stainless steels vibration was presented in relation of force with time graph using

Logger pro. The relation of force with time graph was changed into Fast Fourier

Transform (FFT) graph to obtain the natural frequency. The value of Youngs

Modulus was determined based on Euler-Bernoulli equation with analyzing the

relation of natural frequency versus one per squares of stainless steel length

graph. Based on the research, the Youngs Modulus value was (121 3) GPa.

Key words: Youngs modulus, stainless steel, analysis vibration, Force sensor,

Logger pro, natural frequency.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS .............................. v

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN .................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT .......................................................................................................... viii

HALAMAN KATA PENGANTAR ..................................................................... ix

HALAMAN DAFTAR ISI ................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii

DAFTAR GRAFIK ............................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 7

1.3 Batasan Masalah .................................................................................. 7

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................. 7

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................... 7

1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................... 8

BAB II DASAR TEORI ....................................................................................... 9

2.1 Modulus Young ................................................................................... 9

2.2 Stainless steel ...................................................................................... 11

2.3 Getaran ................................................................................................ 12

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xi

BAB III EKSPERIMEN ....................................................................................... 20

3.1 Persiapan Alat ..................................................................................... 20

3.2 Pengambilan Data ............................................................................... 23

3.3 Analisis Data ....................................................................................... 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 29

4.1 Hasil Penelitian ................................................................................... 29

4.2 Pembahasan ........................................................................................ 41

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 49

5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 49

5.2 Saran .................................................................................................... 50

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 51

LAMPIRAN 1 ....................................................................................................... 53

LAMPIRAN 2 ....................................................................................................... 58

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komponen tegangan geser dan momen lentur yang bekerja pada

stainless steel selama terjadinya getaran ......................................... 15

Gambar 2.3 Tegangan tarik dan tegangan tekan yang bekerja pada kedua sisi

stainless steel ................................................................................... 15

Gambar 3.1 Rangkaian alat untuk menentukan frekuensi alami getaran stainless

steel .................................................................................................. 21

Gambar 3.2 Rangkaian alat untuk menentukan frekuensi alami getaran stainless

steel .................................................................................................. 21

Gambar 3.3 Tampilan awal pada Logger pro ....................................................... 24

Gambar 3.4 Tampilan data collection. .................................................................. 25

Gambar 3.5 Grafik FFT ........................................................................................ 26

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tebal stainless steel (di ) untuk berbagai pengukuran .......................... 23

Tabel 3.2 Massa (gr) untuk berbagai volume (ml) pada stainless steel ................ 24

Tabel 3.3 Frekuensi alami (f0) untuk berbagai panjang stainless steel (l0) ........... 26

Tabel 4.1 Nilai ketebalan stainless steel (di) untuk berbagai pengukuran ............ 29

Tabel 4.2 Nilai massa stainless steel (gr) untuk berbagai volume (mL) ............... 31

Tabel 4.3 Nilai frekuensi alami (f0) untuk berbagai panjang stainless steel (l) ..... 39

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

xiv

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Hubungan nilai massa (gr) terhadap volume stainless steel (ml) ........ 32

Grafik 4.2 Hubungan gaya terhadap waktu pada stainless steel dengan panjang

11,1 cm ................................................................................................ 34

Grafik 4.3 Hubungan gaya terhadap waktu pada stainless steel dengan panjang

11,1 cm ................................................................................................ 35

Grafik 4.4 Hubungan frekuensi terhadap amplitudo (amplitude) pada FFT untuk

stainless steel dengan panjang 11,1 cm .............................................. 36

Grafik 4.5 Hubungan gaya terhadap waktu pada stainless steel dengan panjang

12,0 cm ................................................................................................ 37

Grafik 4.6 Hubungan gaya terhadap waktu untuk Stainless steel dengan panjang

12,0 cm ................................................................................................ 37

Grafik 4.7 Hubungan amplitudo (amplitude) terhadap frekuensi pada FFT untuk

stainless steel dengan panjang 12,0 cm .............................................. 38

Grafik 4.8 Hubungan frekuensi alami (f0) terhadap seperkuadrat panjang stainless

steel (l-2) .............................................................................................. 40

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengukuran kuantitatif merupakan proses membandingkan antara ukuran

yang ingin diketahui dengan standar yang telah diketahui. Sesuatu yang terukur

harus memiliki sifat yang sama dengan standar pembanding. Pengukuran yang

baik mampu meminimalkan ketidakpastian yang dapat berasal dari kesalahan

sistematik dan kesalahan acak. Pengukuran yang ideal mampu mengukur tanpa

mengubah secara permanen sesuatu yang terukur [Doebelin, 1992; Beckwith,

dkk, 1987].

Pembandingan tak langsung dengan sistem yang telah dikalibrasi

merupakan salah satu metode pengukuran. Metode ini merupakan penggabungan

beberapa tranduser yang dirangkai dengan alat penghubung. Dalam metode ini,

informasi masukan dapat diubah ke bentuk lain yang sesuai informasi masukan.

Dalam prakteknya, metode ini digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap

peristiwa mekanis dinamik dan menampilkannya dalam bentuk elektris

[Beckwith, dkk, 1987].

Modulus Young merupakan salah satu besaran yang dapat diukur dari benda

padat yang menunjukkan nilai perbandingan antara tegangan tarik dengan

regangan tarik. Modulus Young menunjukkan sifat elastis benda padat. Semakin

kecil nilai Modulus Young, benda padat tersebut semakin elastis. Sebaliknya

semakin besar nilai Modulus Young, benda padat tersebut semakin kaku.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2

Hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik bersifat linear sampai

batas elastisitas sehingga dapat dianalisis dengan grafik hubungan antara

tegangan tarik terhadap regangan tarik [Sears, Zemansky, dan Young, 1987;

Young dan Freedman, 2002; Serway dan Jewett, 2009; Digilov, 2008].

Logam stainless steel merupakan salah satu benda padat yang dapat

dijadikan sumber pengukuran Modulus Young. Bahan stainless steel biasa

digunakan sebagai kerangka bangunan, komponen elektronika, alat-alat

pertukangan, dan alat-alat dapur. Keunggulan stainless steel terletak pada

kemampuannya untuk tahan terhadap proses perkaratan. Elastisitas stainless

steel dapat disesuaikan dengan tujuan penggunaannya baik untuk kerangka

bangunan, alat-alat pertukangan, komponen elektronika atau alat-alat dapur.

Ketahanan terhadap proses perkaratan dan elastisitas logam stainless steel

dipengaruhi oleh campuran logam-logamnya. Nilai Modulus Young merupakan

salah satu nilai elastisitas pada stainless steel yang tergantung pada logam-logam

penyusunnya. Stainless steel juga memiliki nilai massa jenis tertentu yang

ditentukan oleh bahan-bahan penyusunnya [Surdi dan Saito, 2005].

Nilai Modulus Young stainless steel dapat dianalisis dengan mengukur

tegangan tarik dan regangan regangan tarik. Hasil pengukuran dianalisis dengan

grafik hubungan antara tegangan tarik terhadap regangan tarik untuk

memperoleh nilai Modulus Young. Kelemahan metode pengukuran ini terletak

pada adanya kemungkinan kerusakan materi yang terukur karena tegangan yang

diberikan melebihi batas elastisitas. Selain itu, metode ini memiliki kerumitan

dalam pengukuran regangan[Serway dan Jewett, 2009; Digilov, 2008].

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3

Untuk meminimalkan kerusakan akibat tegangan yang diberikan,

pengukuran nilai Modulus Young dapat dilakukan dengan menganalisis

peristiwa getaran stainless steel. Dalam pengukuran getaran, regangan yang

terjadi kecil sehingga hubungan antara tegangan tarik dengan regangan tarik

tidak melewati batas elastisitas. Analisis getaran akan memudahkan pengukuran

karena pengukuran regangan dapat dilakukan dengan menganalisis getaran yang

terjadi [Belendez dan Belendez, 2003; Digilov, 2008; Vaziri,dkk, 2013].

Getaran merupakan gerak bolak balik yang terus berulang di mana bendanya

kembali ke posisi tert...

Recommended

View more >