TUGAS FISIKA PERMINYAKAN

OLEH Nama: Diana Lestari NIM : 1103135440

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS RIAU2012KATA PENGANTARSegala puji dan syukur kita panjatkan atas karunia Allah Swt yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya kepada kita semua. Karena berkat rahmat dan hidayahnya saya dapat menyelesaikan tugas pembuatan makalah dengan judul : Saya ucapkan terimakasih kepada:Dosen Pembimbing mata kuliah Fisika Perminyakan,Bapak M.Edisar,M.T.

Saya selaku penulis makalah menyadari masih banyak terdapat kesalahan dalam hal penulisan ataupun dalam hal ketatabahasaan. Oleh karena itu saya selaku penyusun makalah mengharapkan kritik dan sarannya yang bersifat membangun, dan demi perbaikan tugas untuk yang akan datang.

Terima kasih

Pekanbaru,10 November 2012 Penyusun

Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas (E) didefinisikan sebagai hasil pembagian antara tegangan () dan regangan (e) : E= /eJika Modulus Elastisitas menyatakan perbandingan antara tegangan terhadap regangan linear, maka disebut dengan Modulus Young. Rumus Modulus Young diturunkan dari rumus tegangan dan regangan, yaitu:

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.Di bawah ini adalah tabel yang menunjukkan nilai dari modulus elastisitas berbagai jenis benda.BahanModulus YoungModulus ShearModulus Bulk

(N/m2)

Besi100.10940. 10990. 109

Baja200. 10980. 109140. 109

Kuningan90. 10935. 10975. 109

Aluminum70. 10925. 10970. 109

Beton20. 109--

Marmer50. 109-70. 109

Granit45. 109-45. 109

Nylon5. 109--

Tulang15. 10980. 109-

Air--2. 109

Alkohol--1. 109

Raksa--2. 109

H2, He, CO2--1.01. 109

HUKUM HOOKE

Suatu benda yang dikenai gaya akan mengalami perubahan bentuk (volume dan ukuran). Misalnya suatu pegas akan bertambah panjang dari ukuran semula, apabila dikenai gaya sampai batas tertentu.Berkaitan dengan sifat elastisitas suatu bahan, dalam hal ini khususnya berbentuk pegas, Hooke mengemukakan hubungan antara pertambahan panjang dengan gaya yang diberikan pada pegas, yang dirumuskan:F = -k.xF = gaya yang diberikan (N) dapat merupakanF = w = m . gk = konstanta pegas (N/m)x = pertambahan panjang (m)Persamaan di atas dapat dinyatakan dengan kata-kata sebagai berikut. Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya. Pernyataan tersebut dikemukakan pertama kali oleh Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan untuk membangun kembali gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666. Oleh karena itu, pernyataan di atas dikenal sebagai hukum Hooke. Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan:Pada daerah elastisitas benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada bendaTanda (-) negatif menunjukkan bahwa arah gaya pemulih, yang senantiasa menuju ke titik setimbang senantiasa berlawanan dengan arah gaya penyebabnya atau arah simpangannya. Namun dalam notasi skalar, tanda negatif dihilangkan, sehingga dalam notasi skalar hukum Hooke menjadi:F = -k.xJika simpangan atau pertambahan panjang dilambangkan y, maka persamaannya menjadi:F = k . yJika suatu pegas diberi beban, kemudian ditarik sehingga diperoleh suatu simpangan tertentu, kemudian tarikan dilepaskan, maka pegas akan bergerak bolak-balik melalui suatu titik setimbang. Gerakan yang relatif teratur dan bolak-balik melalui titik setimbang disebut dengan nama gerak getaran harmonik.Periode dan frekuensi pegas yang melakukan gerak getaran harmonik sederhana dinyatakan:T = 2 (m/k)f = ()(m/k)T = periode (s)f = frekuensi (Hz)m = massa beban (kg)k = konstanta pegas (N/m)SUSUNAN PEGASSifat pegas seperti ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada neraca pegas dan pada kendaraan bermotor (pegas sebagai peredam kejut). Dua buah pegas atau lebih yang dirangkaikan dapat diganti dengan sebuah pegas pengganti. Jika pegas tersebut disusun seri atau paralel, maka nilai konstanta penggantinya ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Pegas tersusun seri Susunan seriKonstanta pegas total secara seri dirumuskan sebagai berikut1 / kseri = 1 / K1 + 1 / K2 + Susunan ParalelKonstanta pegas total secara paralel dirumuskan sebagai berikut

kparalel = k1 + k2 + . . .Dengan memperhatikan aturan di atas, maka dapat ditentukan besar konstanta dari pegas yang disusun seri, paralel, atau kombinasi.FASE DAN SUDUT FASESimpangan dari pegas, dapat digambarkan dalam suatu fungsi sinusoida. Persamaan tersebut juga dapat dilukiskan dari sebuah proyeksi gerak melingkar beraturan. Jika sebuah gerak melingkar beraturan telah menempuh sudut fase sebesar , dari kedudukan awalnya berlawanan dengan arah jarum jam, maka besar sudut fasenya dapat diuraikan menjadi: = .t = 2f.t = (2 / T).t = sudut fase (rad atau derajat) = sudut fase (rad/s)t = waktu titik tersebut bergetar (s)f = frekuensi (Hz)T = perioda (s)Sehingga persamaan simpangan dari gerak harmonik sederhana dapat dinyatakan sebagai :y = A sin [(2).t]y = simpangan (m)A = amplitudo (m)Jika pada posisi awal, titik yang melakukan getaran harmonik sederhana pada sudut awal o, maka persamaan simpangannya dapat dinyatakan menjadi :y = A sin [2] = fase getaranjadi fase getaran dirumuskan: = [(t/T) + (o/2)Dengan demikian, jika suatu titik telah bergetar dari t1 ke t2 di mana t2 > t1 maka beda fase yang dialami titik yang bergetar tersebut adalah: = 2-1= (t2 t1)/T = beda faseDua kedudukan suatu titik dapat dikatakan sefase atau berlawan fase jika beda fase yang dimilikinya adalah :sefase = 0, 1, 2, 3, , nberlawanan fase = , 1,2 (n+)dengan n = bilangan cacah = 0,1,2,3, . . .Dengan mengetahui persamaan simpangan suatu gerak harmonik sederhana, maka dapat ditentukan persamaan kecepatan dan percepatan dari gerak harmonik tersebut. Untuk memperoleh kecepatan dan percepatan dengan cara menurunkan satu kali dan dua kali dari persamaan umum simpangan gerak harmonik sederhana.Persamaan simpangan:y = A sin .tPersamaan kecepatan:v = A cos .tPersamaan percepatan:a = -A sin .tKeterangan:y = simpangan (m)v = kecepatan suatu titik pada gerak harmonik sederhana (m/s)a = percepatan pada suatu tititk pada gerak harmonik sederhana (m/s2) = kecepatan sudutA = amplitudo (m)karena y = A sin .t maka a = -.ySudut fase gerak harmonik sederhana dititik keseimbangan =0 sehingga y = 0, V = Vmax , a = 0 sedangkan sudut fase dititik simpangan terbesar = 90sehingga y = ymax = A, V = 0, a = amax.Gaya dalam gerak harmonik sederhana adalah :menurut hukum Newton : F = m . amenurut hukum Hooke : F = -k . yApabila disubstitusikan maka :m . a = -k . yk = m.Persamaan energi kinetik gerak getaran harmonik sederhana dirumuskan :Ek = kA costPersamaan energi potensial gerak getaran harmonik sederhana dirumuskanEp = kA sintEnergi total/mekanik gerak getaran harmonik sederhana dirumuskan :E = kAPersamaan bentuk lain : v = (A y)Konstanta Elastik

Konstanta elastik adalah tinjauan hubungan antara tegangan-regangan dan perubahan bentuk benda yang ditimbulkannya. Untuk medium yang homogen isotropik konstanta elastik meliputi modulus Young, modulus Bulk, modulus Rigiditas dan rasio Poisson.

Modulus Young (Y)

Didefinisikan sebagai besarnya regangan yang ditunjukkan oleh perubahan panjang suatu benda. Semua komponen regangan yang tidak searah sumbu panjang adalah nol. Hal ini disebabkan tegangan hanya terjadi pada arah sumbu panjang tersebut, pada arah yang lain tegangannya nol. Perumusannya adalah: (a.7)

Modulus Bulk ()

Menyatakan regangan yang dialami oleh suatu benda yang ditunjukkan oleh perubahan volume benda tersebut. Tegangan pada modulus ini didefinisikan sebagai tekanan hidrostatik. Jadi modulus Bulk adalah hubungan antara tegangan dan regangan pada benda yang mengalami tekanan hidrostatik. Bila tekanan hidrostatik Ph= F/A dan regangan volume = V/V, maka modulus Bulk adalah: (a.8)

Modulus Rigiditas ()

Tekanan terhadap suatu benda dapat menimbulkan regangan berupa pergeseran pada salah satu permukaan bidangnya. Tekanan yang bekerja pada benda ini disebut tekanan geser dan regangannya disebut regangan geser. Perubahan bentuk akibat pergeseran ini tidak disertai perubahan volumenya. Hubungan antara tegangan dan regangan yang menimbulkan pergeseran sederhana ini disebut modulus Rigiditas

Rasio Poisson

Poisson's ratio (), dinamai setelah Simon Poisson, adalah rasio, ketika sebuah objek sampel menggeliat, dari melintang kontraksi atau regangan (tegak lurus terhadap beban diterapkan), untuk perpanjangan atau regangan aksial (dalam arah yang diberikan beban ).Ketika sebuah sampel kubus dari bahan yang membentang dalam satu arah, ia cenderung kontrak (atau kadang-kadang, memperluas) dalam dua arah yang tegak lurus terhadap arah peregangan. Sebaliknya, ketika sebuah sampel bahan dikompresi dalam satu arah, ia cenderung untuk memperluas (atau jarang, kontrak) dalam dua arah.. Fenomena ini disebut efek Poisson. Rasio Poisson (nu) adalah ukuran efek Poisson.Rasio Poisson yang stabil, isotropik, linier elastis bahan tidak boleh kurang dari -1,0 atau lebih besar dari 0,5 karena persyaratan bahwa modulus elastis, maka modulus geser dan modulus bulk memiliki nilai-nilai positif. Kebanyakan bahan mempunyai nilai rasio Poisson berkisar antara 0,0 dan 0,5. Sebuah sempurna cacat bahan mampat elastis pada strain kecil akan memiliki rasio Poisson persis 0,5. Sebagian besar baja dan polimer kaku ketika digunakan di dalam batas-batas desain mereka (sebelum hasil) menunjukkan nilai sekitar 0,3, meningkat menjadi 0,5 untuk pasca-menghasilkan deformasi (yang sebagian besar terjadi pada volume konstan.) Karet memiliki rasio Poisson hampir 0,5. Cork's Poisson rasio mendekati 0: menunjukkan sangat sedikit lateral ekspansi ketika terkompresi. Beberapa bahan, kebanyakan polimer busa, memiliki rasio Poisson negatif; jika ini bahan auxetic regang dalam satu arah, mereka menjadi lebih tebal dalam arah tegak lurus. Sementara bahan anisotropik juga dapat memiliki rasio Poisson dalam beberapa arah di atas 0,5.Dengan mengasumsikan bahwa materi dikompresi sepanjang arah aksial:

di mana adalah hasil rasio Poisson,is adalah regangan transversal (negatif untuk aksial ketegangan, positif untuk kompresi aksial)is adalah regangan aksial (tegangan aksial positif, negatif untuk kompresi aksial).Pada tingkat molekuler, Poisson's efek ini disebabkan oleh sedikit gerakan antara molekul dan peregangan dari ikatan molekul dalam kisi materi untuk mengakomodasi stres. When the bonds elongate in the stress direction, they shorten in the other directions. Ketika obligasi memanjang di arah stres, mereka mempersingkat di arah lain. This behavior multiplied millions of times throughout the material lattice is what drives the phenomenon. Perilaku ini dikalikan jutaan kali di seluruh kisi materi apa yang mendorong fenomena.

GelombangGelombang seismik disebut gelombang elastik karena osilasi partikel-partikel medium terjadi akibat interaksi antar gaya gangguan (gradien stress) melawan gaya elastik. Dari interaksi ini akan muncul geombang longitudinal, transversal dan kombinasi keduanya. Pada saat gelombang menemui bidang batas, gelombang akan memiliki sifat dipantulkan (refleksi), dibiaskan (refraksi), dibelokan (difraksi). Gelombang Badan (Body Wave)Gelombang badan adalah gelombang seismik yang menjalar di bawah permukaan bumi. Gelombang ini terdiri dari 2 tipe yaitu gelombang longitudinal atau gelombang P dan gelombang transversal atau gelombang S. Gelombang yang datang paling awal disebut gelombang longitudinal atau gelombang primer yang biasa disebut sebagai gelombang P. Gelombang ini akan bergerak searah dengan arah perambatan gelombangnya. Gelombang ini menjalar dalam medium padat maupun cair dan dapat menjalar melalui inti bumi. Berikutnya terdapat gelombang shear atau gelombang sekunder yang biasa disebut gelombang S. Gelombang ini merambat tegak lurus terhadap arah perambatannya dan hanya dapat menjalar dalam medium padat (menjalar melalui kerak dan mantel bumi yang padat) Gelombang Permukaan (Surface Wave)Gelombang permukaan adalah gelombang yang terjadi pada permukaan bumi dan menjalar sepanjang permukaan inti bumi. Gelombang ini terjadi akibat pantulan gelombang P dan S yang sampai di permukaan bumi dan inti bumi. Ada dua tipe gelombang permukaan yaitu gelombang Rayleigh dan gelombang Love.

P-Wave Atau Gelombang primerGelombang ini adalah gelombang longitudinal, sehingga arah pergerakan partikel akan searah dengan arah rambat gelombang.Gelombang-P atau gelombang primer adalah salah satu dari dua jenis gelombang seismik, sering juga disebut gelombang tanah (dinamakan demikian karena merambat di dalam tanah), adalah gelombang yang ditimbulkan oleh gempa bumi dan terekam oleh seismometer. Nama tersebut terutama berasal dari fakta bahwa jenis gelombang ini memiliki kecepatan paling tinggi dibandingkan gelombang-gelombang seismik lainnya dan pertama kali tiba pada setiap stasion pengukuran seismik, di mana jenis gelombang berikutnya yang datang dinamakan gelombang-s atau gelombang sekunder. Suara, sebagaimana suatu gelombang tekanan dan gelombang longitudinal, adalah juga jenis gelombang-P. Hal ini berarti bahwa partikel-partikel yang berada di dalam tanah (tubuh dari bumi) memiliki vibrasi-vibrasi sepanjang atau sejajar dengan arah perambatan energi dari gelombang yang merambat tersebut.Kecepatan gelombang-P bergantung pada medium tempat gelombang menjalar:

di manak adalah modulus inkompresibilitasadalah modulus geser; danadalah kerapatan bahan di mana gelombang yang dimaksud merambatUmumnya, variasi kerapatan tidaklah terlalu besar, dengan demikian kecepatan gelombang hampir sepenuhnya bergantung pada nilai k dan .Gelombang sekunder Atau S-wave

Gelombang ini adalah gelombang transversal, sehingga arah pergerakan partikel akan tegak lurus dengan arah rambat gelombang.Kecepatan dari gelombang-P lebih besar daripada gelombang-S (jika merambat dalam medium yang sama).