Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 151 PENERAPAN METODE ANOVA UNTUK ...

13 Pages·2017·0.95 MB·Indonesian

PENERAPAN METODE ANOVA UNTUK ANALISIS SIFAT MEKANIK
KOMPOSIT SERABUT KELAPA
Junri Lasmon Marpaung, Agung Sutrisno, Romels Lumintang
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi
Jl. Kampus UNSRAT, Manado

ABSTRAK
Uji Anova juga adalah bentuk uji hipotesis statistik dimana kita mengambil
kesimpulan berdasarkan data atau kelompok statistik inferensif. Hipotesis nol dari uji
Anova adalah bahwa data adalah simple random dari populasi yang sama sehingga
memiliki ekspektasi mean dan varians yang sama.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan bending yang
optimal dari komposit serat sabut kelapa pada fraksi volume 0% serat 100% resin, 10%
serat 80% resin, 20% serat 80% resin, 30% serat 70% resin, 40% serat 60%resin, 50%
resin 50%serat, 60% resin 40% serat dan 70% Serat 30% resin dengan perlakuan alkali
(NaOH) selama dua jam dan tanpa perlakuan serta mengetahui hasil patahan pada
spesimen yang memiliki harga optimal dari pengujian bending.
Berdasarkan analisis anova dengan persentase eror 0,05 diperoleh F hitung > F
crit sehingga menjawab hipotesa bahwa perlakuan serat mempenggaruhi sifat mekanik
kekuatan bending F = 7.752752499 F crit = 2.657197 tanpa perlakuan.

Kata kunci : Metode Uji Anova; Analisis Sifat Mekanik Komposit; Serabut
Kelapa

ABSTRACT
Anova test is a form of statistical hypothesis testing where we draw
conclusions based on data or inferential statistical groups. The null hypothesis of the
Anova test is that the data is a simple random of the same population so that it has same
mean and variance expectation.
The aim of research is to obtain the optimum bending strength of coco fiber
composite for volume fraction of 0 % fiber and 100% resin, 10% fiber and 90% resin,
20% fiber and 80%resin, 30% fiber and 70% resin, 40% fiber and 60% resin, 50% fiber
and 50% resin, 60% fiber and 40% resin, 70% fiber and 30% resin with alkali treatment
for two hours and without treatment, and find the result of fracture at the specimens.
Based on anova analysis with error percentase 0,05 obtained F count> F crit
so that answer hypothesis to fiber treatment affect mechanical properties of bending
strength F = 7.752752499 F crit = 2.657197 without treatment.

Keywords : Anova Test Methods, Analysis Of Composite Mechanical Properties,
CoconutFibers.
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 151
I. PENDAHULUAN komposit adalah suatu material yang
1.1 Latar Belakang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih
Tujuan pada penelitian ini adalah material pembentukanya melalui
untuk mengetahui pengaruh perlakuan campuran yang tidak homogen, dimana
serat cocofibre terhadap sifat mekanik sifat mekanik dari masing-masing
dengan melalui pengujian mekanik material pembentukanya berbeda.
(bending) dan untuk menunjukkan
bahwa material komposit dengan serat 1.2 Perumusan Masalah
pengisi cocofibre secara teknis dapat Dalam penelitian dirumuskan masalah
digunakan dibidang industri dan secara bagaimana cara menganalisis sifat
ekonomis relatif sama dengan material mekanik komposit serabut kelapa
FRP(fibre reinfored plastic). dengan penerapan metode Analisys Of
Ditinjau dari penilitian yang telah Varians (Anova).
dilakukan diatas,maka dapat
disimpulkan bahwa kekuatan bending 1.3 Tujuan Penelitian
dipengaruhi oleh adanya variasi fraksi Penelitian ini untuk mengetahui
volume (Vf) semakin tinggi fraksi pengaruh penggunaan serat sabut
volumenya maka semakin tinggi pula kelapa pada komposit dengan matriks
kekuatannya. Dari hal tersebut penulis resin polyester terhadap sifat mekanik.
mencoba meneliti komposit berpenguat
serat sabut kelapa lurus dengan 1.4 Batasan Masalah
perlakuan alkali 2 jam dan tanpa Untuk membatasi permasalahan, maka
perlakuan alkali dengan variasi fraksi penulis melakukuan pembatasan
volume serat (Vf) 10%, 20%, 30%, masalah penelitian atara lain:
40%, 50%, 60% dan 70% bermatrik a) Komposit terbuat dari serabut
polyester BQTN 157 diinginkan kelapa.
(Mikell, 1996). Definisi yang lain
yaitu,menurut Matthews (1993),
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 151
b) Penerapan metode anova untuk diantaranya sehingga mampu
menganalisis sifat mekanik komposit menampilkan sifat-sifat yang
serabut kelapa diinginkan (Mikell, 1996). Definisi
c) Analisis sifat mekanik komposit yang lain yaitu,menurut Matthews
dibatasi pada kekuatan bending (1993), komposit adalah suatu material
dengan dan tanpa perlakuan NaOH. yang terbentuk dari kombinasi dua atau
d) Metode anova denga lebih material pembentukanya melalui
menggunakan Microsoft Excel. campuran yang tidak homogen, dimana
sifat mekanik dari masing-masing
material pembentukanya berbeda.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini bermanfaat untuk 2.2 Klasifikasi komposit
memberikan penggetahuan sifat Secara umum klasifikasi
mekanik serabut kelapa dengan komposit sering digunakan antara lain
menggunakan metode anova. seperti:
Klasifikasi menurut kombinasi material
II. LANDASAN TEORI utama, seperti metal-organik atau metal
Komposit berasal dari kata kerja “to anorganic.
compose” yang berarti menyusun atau Klasifikasi menurut karakteristik
menggambung. Jadi secara sederhana blukfrom, seperti sistem matrik atau
bahan komposit berarti bahan laminate.
gabungan dari dua atau lebih bahan Klasifikasi menurut distribusi unsur
yang berlainan komposit merupakan pokok, seperti continuous dan
rangkaian dua atau lebih bahan yang discontinous.
digabung menjadi satu bahan secara Klasifikasi menurut fungsinya, seperti
mikroskopis dimana bahan elektrikal atau struktural.
pembentuknya masih terlihat seperti
aslinya dan memiliki hubungan kerja
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 152
Secara garis besar komposit disebut dengan FRP (Fiber Reinforced
diklasifikasikan menjadi tiga macam Polymer).
(Jones, 1975), yaitu:
1. Komposit serat (Fibrous 2.3.1 Serat
Composites) Serat atau fiber dalam bahan komposit
2. Komposit partikel (Particulate berperan sebagai bagian utama yang
Composites) menahan beban, sehingga besar
3. Komposit lapis (Laminates kecilnya kekuatan bahan komposit
Composites) sangat tergantung dari kekuatan serat
pembentuknya. Semakin kecil bahan
2.3 Unsur Utama Pembentuk (diameter serat mendekati ukuran
Komposit FRP kristal) maka semakin kuat bahan
Konsep material yang diperkuat tersebut, karena minimnya cacat pada
dengan serat sebenarnya telah material
ditemukan pada penggunaan jerami
sebagai penguat dalam batu bata yang 2.3.2 Sabut Kelapa
diproduksi tahun 800 SM di Israel. Sabut kelapa merupakan bahan yang
Sedangkan di Amerika Serikat, mengandung lignoselulosa yang dapat
penggunaan penguat serat gelas pendek dimanfaatkan sebagai salah satu
untuk campuran semen telah dilakukan alternatif bahan baku Sabut kelapa,
sejak tahun 1930-an dan material kulit kelapa yang terdiri dari serat yang
dengan matriks resin yang diperkuat terdapat diantara kulit dalam yang keras
serat (komposit yang kita kenal hari ini) (batok), tersusun kira-kira 35 % dari
sudah mulai dikembangkan sejak tahun berat total buah kelapa yang dewasa.
1940-an. Dalam paper ini, istilah Untuk varitas kelapa yang berbeda
komposit yang digunakan nanti akan tentunya presentase di atas akan
merujuk kepada polimer yang berbeda pula.
diperkuat dengan serat atau biasa
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 153
umumnya lebih ductile mempunyai
kekuatan dan regiditas yang lebih
rendah syarat pokok matrik yang
Gambar 2.1 Serat Sabut Kelapa
digunakan dalam komposit adalah

matrik harus bisa meneruskan beban
2.3.3 Serat Sebagai Penguat
sehingga serat harus bias melekat pada
Secara umum dapat dikatakan bahwa
matrik dan kompatibel antara serat dan
fungsi serat adalah sebagai penguat
matrik artinya tidak ada reaksi yang
bahan untuk memperkuat komposit
mengganggu.
sehingga sifat mekaniknya lebih kaku,

tangguh dan lebih kokoh dibandingkan
2.3.5 Perlakuan Alkali ( NaOH )
dengan tanpa serat penguat, selain itu
NaOH atau sering disebut alkali
serat juga menghemat penggunaan
digunakan untuk menghilangkan
resin.
kotoran atau lignin pada serat dengan
Kaku adalah kemampuan dari suatu
Sifat alami serat adalah Hyrophilic,
bahan untuk menahan perubahan
yaitu suka terhadap air berbeda dengan
bentuk jika dibebani dengan gaya
polimer yang hidrophilic. Pengaruh
tertentu dalam daerah alastis pada
perlakuan alkali terhadap sifat
pengujian bending. Tangguh adalah
permukaan serat alam selulosa telah
bila pemberian gaya atau beban yang
diteliti dimana kandungan optimum air
menyebabkan bahan-bahan tersebut
mampu direduksi sehingga sifat alami
menjadi patah pada pengujian titik
hyrophilic serat dapat memberikan
lentur.
ikatan interfacial dengan matrik secara

optimal (Bismarck dkk 2002).
2.3.4 Matriks

Matriks adalah fasa dalam komposit
2.3.7 Fraksi Volume
yang mempunyai bagian atau fraksi
Jumlah kandungan serat dalam
volume terbesar (dominan) matriks
komposit, merupakan hal yang menjadi
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 154
perhatian khusus pada komposit 𝑤 : berat serat
𝑓
berpenguat serat. Untuk memperoleh 𝑤 : berat komposit
𝑐
komposit berkekuatan tinggi, distribusi 𝜌 : density serat
𝑐
serat dengan matriks harus merata pada 𝜌 : density komposit
𝑓
proses pencampuran agar mengurangi
𝑉 : fraksi volume serat
𝑓
timbulnya void. Untuk menghitung
𝑉 : fraksi volume matrik
𝑚
fraksi volume, parameter yang harus
𝑣 : volume serat
𝑓
diketahui adalah berat jenis resin, berat
𝑣 : volume matrik
𝑚
jenis serat, berat komposit dan berat

serat. Adapun fraksi volume yang
2.3.8 Pengujian Sifat Mekanik
ditentukan dengan persamaan (Harper,
Pengujian kekuatan lentur/bending
1996) :
dimaksudkan untuk mengetahui
𝑤 𝜌 𝑉
𝑊 = 𝑓 = 𝑓 𝑓 =
𝑓 ketahanan komposit terhadap
𝑤𝑐 𝜌𝑐𝑉𝑓
𝜌𝑓𝑉 ……....………(2.1) pembebanan pada titik lentur. Di
𝑓
𝜌𝑐
samping itu pengujian ini juga
𝑉 = 𝜌𝑐𝑊 = 1 - 𝑉 ………………(2.2)
𝑓 𝑓 𝑚
𝜌𝑓 dimaksudkan untuk mengetahui
Jika selama pembuatan komposit keelastisitasan suatu bahan. Pada
diketahui massa fiber dan matrik, serta pengujian ini terhadap sampel uji
density fiber dan matrik, maka fraksi diberikan pembebanan yang arahnya
volume dan fraksi massa fiber dapat tegak lurus terhadap arah penguatan
dihitung dengan persamaan serat.
(Shackelford, 1992) :
𝑉 =
𝑓
𝑤
𝑓⁄𝜌
𝑓 ……………………(2.3)
𝑤𝑓⁄𝜌𝑓+𝑤𝑚⁄𝜌𝑚 Gambar 2.2 Penampang uji bending
dimana : Sumber : (Standart ASTM D
𝑊 : fraksi berat serat 6110)
𝑓

Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 155
Momen yang terjadi pada komposit L = jarak antara titik tumpuan (mm)
dapat dihitung dengan persamaan : b = lebar spesimen (mm)
𝑀 = 𝑝⁄ •𝐿⁄ ……………………(2.1) d = tebal spesimen (mm)
2 2
δ = defleksi (mm)
Menentukan tegangan bending
D : kekakuan (N𝑚𝑚2)
menggunakan persamaan (Standart
E : modulus elastisitas (N𝑚𝑚2)
ASTM D 6110) :
𝑀•𝑌 I : momen inersia (mm4)
σ =
𝐼

𝑃 𝐿 1
• • •𝑑
= 2 2 2 2.3.9 Teori Tentang Anova
1
•𝑏.•𝑑³
12
Uji Anova adalah bentuk khusus dari
1
•𝑃•𝐿•𝑑
= 8
1 analisis statistik yang banyak
•𝑏•𝑑³
12
digunakan dalam penelitian
1
𝑃•𝐿
= 8
1𝑏•𝑑² eksperimen. metode analisis ini
12
3•𝑃•𝐿 dikembangkan oleh R.A Fisher. Uji
σb = ……………..(2.2)
2•𝑏•𝑑²
Anova juga adalah bentuk uji hipotesis
Sedangkan untuk menentukan modulus
statistik dimana kita mengambil
elastisitas bending menggunakan
kesimpulan berdasarkan data atau
rumus sebagai berikut:
kelompok statistik inferentif. Hipotesis
𝐿³•𝑃
Eb =
4•𝑏•𝑑³•𝛿 nol dari uji Anova adalah bahwa data
Sedangkan kekakuan dapat dicari
adalah simple random dari populasi
dengan persamaan (Lukkassen, D.,
yang sama sehingga memiliki
Meidel, A., 2003) yaitu:
ekspektasi mean dan varians yang
1
I = •𝑏 •𝑑³………………..(2.3) sama. Sebagai contoh penelitian
12
D = E•I perbedaan perlakuan terhadap sampel
dimana: pasien yang sama. Hipotesis nol nya
σb = tegangan bending (N/𝑚𝑚2) adalah semua perlakuan akan memiliki
Eb = modulus elastisitas (N/𝑚𝑚2) efek yang sama.
P = beban yang diberikan(N)
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 156
2.3.10 Landasan konseptual ANOVA probabilitas) yang mana lebih rendah
Seperti halnya Uji T, dalam uji Anova dari 5%, misalnya kita menggunakan
pun Anda harus menghitung statistik uji tingkat kepercayaan 95%.
(dalam hal ini adalah F- rasio) untuk
menguji pernyataan bahwa apakah III METODE PENELITIAN
kelompok yang dibandingkan memiliki 3.3 Uji Hipotesis
kesamaan atau tidak. Bahasa statistik Uji Hipotesis adalah cabang Ilmu
hipotesis uji Anova dapat dituliskan Statistika Inferensial yang
sebagai berikut: H : M = M = M = 0 dipergunakan untuk menguji kebenaran
0 1 2 3
, biasanya dengan harapan bahwa Anda suatu pernyataan secara statistik dan
akan dapat menolak H untuk menarik kesimpulan apakah menerima
0
memberikan bukti bahwa hipotesis atau menolak pernyataan tersebut.
alternatif ( H : Tidak H ) . Untuk Pernyataan ataupun asumsi
1 0
menguji H , Anda mengambil sampel sementara yang dibuat untuk diuji
0
secara acak kelompok kebenarannya tersebut dinamakan
peserta/sampel/responden dan dengan Hipotesis (Hypothesis) atau
menetapkan ukuran-ukuran (variabel Hipotesa. Tujuan dari Uji Hipotesis
dependen). Kemudian melihat apakah adalah untuk menetapkan suatu dasar
ukuran-ukuran tersebut berbeda berarti sehingga dapat mengumpulkan bukti
untuk berbagai kondisi. Jika berbeda yang berupa data-data dalam
maka Anda akan dituntun untuk menentukan keputusan apakah
menolak H . Seperti pada uji statistik menolak atau menerima kebenaran dari
0
yang lain, kita menolak H ketika pernyataan atau asumsi yang telah
0
mendapati statistik uji yang diukur dibuat. Uji Hipotesis juga dapat
melalui F-statistik yang melebihi F memberikan kepercayaan diri dalam
tabel dengan tingkat kepercayaan pengambilan keputusan yang bersifat
tertentu. Cara lain dapat dilakukan Objektif.
dengnan melihat p-value (nilai
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 157
3.4 Bahan dan Peralatan 1. Caustic soda (soda api bubuk)
Bahan yang digunakan dalam 2. Kit motoruntuk pelekang pada
penelitian ini sebagai : cetakkan
a. Serat sabut kelapa Alat-alat yang digunakan dalam
Sabut kelapa (gonofu) direndam pembuatan sampel uji antara lain :
dalam air setelah itu dipisahkan serat- 1. Drying Oven untuk
seratnya, sebagian serat di rendam di air menghilangkan void di permukaan
murni (H2O) dan NaOH dengan kadar komposit.
5% dan sebagian serat direndam dalam 2. Alat-alat lain yang diperlukan
air biasa, setelah itu dikeringkan untuk membentuk sampel uji yaitu
sampai benar-benar kering. Langkah gergaji listrik, gunting, pisau, gelas
berikutnya serat dipotong sesuai ukuran ukur, penggaris dan jangka sorong,
spesimen lalu dicetak dicetakkan. sarung tangan, pengaduk, masker dan
b. Poliester lain-lain.
Matrik yang digunakan Resin
Polyester BQTN tipe 157 dengan bahan
tambahan katalis yang berfungsi
sebagai pengeras resin.
c. NaOH
NaOH digunakan untuk
menghilangkan kotoran atau lignin
pada serat dengan kadar 5 %. NaOH Gambar 3.1 Hasil cetakan specimen uji
merupakan larutan basa dan terkesan bending komposit serat sabut kelapa
licin dengan matrik polyester
3.6 Bahan dan peralatan lain yang
digunakan dalam penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini antara lain :
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 158
3.7 Diagram Alir Penelitian dan kekakuan bending rata-rata dari
spesimen komposit serat sabut kelapa
dengan perlakuan alkali NaOH 5%
selama 2 jam dan tanpa perlakuan
alkali.
Tabel 4.1. Data Hasil Perhitungan
Pengujian Bending Rata-Rata Tanpa
Perlakuan

KEKUATAN BENDING KOMPOSIT SERAT KELAPA TANPA PERLAKUAN NaOH

Jenis Komposit

Pengujian0%serat100 10% serat 20% serat 30% serat 40% serat 50% serat 60% serat 70% serat
% resin 90% resin 80% resin 70% resin 60% resin 50% resin 40% resin 30% resin
1 340,550.000420,750.000420,750.000420,750.000602,000.000340,250.315210,200.005150,310.020
2 350,800.000350,800.000510,250.000550,150.000540,170.940326,797.386220,650.135165,800.915
3 352,459.524579,518.323570,666.667886,242.857478,341.880313,344.456218,789.110133,464.503

Rata-rata 347,936.508450,356.108500,555.556619,047.619540,170.940326,797.386216,546.417149,858.479

Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan
IV HASIL DAN
Pengujian Bending Rata-rata Dengan
MBAHASANPengujian Bending
Perlakuan NaOH
Berdasarkan data hasil
pengujian bending (Tabel 4.1 dan
4.1 Pengujian Bending
Berdasarkan data hasil
pengujian bending (Tabel 4.1 dan
Tabel 4.2) dapat diketahui nilai rata-
rata momen bending, Tegangan
bending, modulus elastisitas bending
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 6 Nomor 2 159