Laboratorium Fisika ( Ayunan puntir )

AYUNAN PUNTIR

I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Menentukan konstanta k dan modulus geser dari kawat logam.
II. ALAT DAN BAHAN
1. Mistar/meteran gulung
2. Mikrometer sekrup (0-25 mm)
3. Kawat logam atau besi
4. Plat logam/kayu
5. Statif dan Penjepit (alat yang menyerupai statif)
6. Timer Counter (AT-02)
7. Gergaji besi
8. Busur derajat dan karet.
III. DASAR TEORI
Bila suatu benda yang digantungkan pada kawat diputar pada bidang horizontal (di beri simpang sudut), kemudian dilepas, maka benda tersebut akan bergerak osilasi dan salah satu system fisis yang bergerak mengikuti gerak harmonik sederhana yaitu dengan metode puntiran (torinal pendulum). Adapun Periode gerak osilasi memenuhi persamaan I :
………………………………………(1)
Dengan P adalah periode osilasi, I adalah momentum kelembaman terhadap sumbu rotasi dan k merupakan konstanta puntir.
Modulus benda (Bulk Modulus) adalah bilangan yang m,enggambarkan perubahan volume benda yang elastis. Misalkan gaya diadakan pada permukaan benda secara homogen dari semua arah tegak lurus.
Modulus geser (M) adalah bilangan yang menggambarkan perubahan bentuk benda yang elastis. Modulus geser merupakan hasil bagi antara tegangan geser dengan regangan geser.
Hubungan antara konstanta puntir dan modulus geser dinyatakan oleh persamaan :
………………………….(2)
Atau
Sedangkan untuk menentukan konstanta modulus geser dinyatakan oleh persamaan berikut:
M =
Dengan : L = Panjang kawat
r = Jari-jari kawat.
M = Modulus geser
P = Periode
IV. PROSEDUR KERJA
1. Menggantungkan benda pada suaru poros (statif) yang melalui pusat massa dan tegak lurus pada bidang-bidang benda.


2. Mengukur panjang dan diameter kawat yang dipakai, panjang kawat mulai dari 100 cm.
3. Memutar benda dengan sudut kecil, kemudian melepaskan sehingga benda berisolasi, mencatat waktu yang diperlukan untuk 5 kali ayunan.
4. Mengulangi langkah ke tiga untuk harga yang berlainan.




V. HASIL PENGAMATAN


Table hasil pengamatan
No L (cm) (o)
t (s) R (mm)

1
2
3 100
75
50 30
30
30 10,99
10,98
10,97 7,725
7,72
7,72

r = 9x10-2 m
m = 0,223 kg
g = 9,8 m/s2
=
=
= 7,7216x10-3 m













VI. ANALISA DATA

a. Perhitungan Umum
* Menghitung momen kelembaban benda
I = mr2
= (0,2239 kg)(9x10-2m)2
= 0,00181 kgm2
• Menghitung nilai konstanta:
= 3,76x10-4 kgm2/s2
=3,7710-4 kgm2/s2
= 3,78-4 kgm2/s2
• menghitung nilai modulus geser: M =
kgm-1s-2
kgm-1s-2
kgm-1s-2

b. Perhitungan Ralat


Untuk L = 1 meter



kgm-1s-2

kgm-1s-2… Jadi ada 2 angka berarti
Untuk L = 0,75 meter



kgm-1s-2

kgm-1s-2 ….. Jadi ada 2 angka berarti
Untuk L = 0,5 meter



kgm-1s-2

kgm-1s-2 …….Jadi ada 2 angka berarti









VII PEMBAHASAN
Sebuah partikel dikatakan berisolasi apabila bergerak secara periodik terhadap posisi setimbangnya. Setiap gerak yang berulang dalam selang waktu tertentu disebut sebagai periodik.
Jika suatu benda (kawat) diberi simpangan (simpang sudut) dengan cara memutar benda tersebut kemudian melepaskannya , maka benda tersebut akan terpuntir (bergerak secara isolasi), dan benda juga akan mengalami gerak harmonik anguler, hal ini disebabkan oleh gaya puntir dari benda itu sendiri.
Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh nilai konstanta k dengan menggunakan sudut yang sama seperti pada tabel berikut:
periode Konstanta k
10,99
10,98
10,97 3,76x10-4 kgm2/s2
3,77x10-4 kgm2/s2
3,78x10-kgm2/s2

Sedangkan nilai modulus geser yang diperoleh untuk panjang kawat yang berbeda dan sudut yang sama yaitu tampak seperti pada tabel dibawah ini:
Panjang kawat Nilai modulus geser
100 cm
75 cm
50 cm 68363,6 kg/ms-2
51409,1kg/ms-2
34363,6kg/ms-2
Dari data yang tertera pada tabel diatas, tampak bahwa nilai konstanta k dari suatu kawat yang diperoleh sudah hampir sama sebagaimana yang diharapkan bahwa konstanta suatu kawat atau benda harus sama apabila jenis kawatnya juga sama.adapun faktor yang menyebabkan adanya sedikit perbedaan yang diperoleh pada nilai konstanta k karena pada saat melakukan puntiran, praktikan dalam hal ini saya tidak bisa memastikan dan tidak bisa mengukur kecepatan memuntir benda. Sehingga tidak bisa dipastikan besarnya puntiran pada perlakuan pertama sama dengan besarnya puntiran yang dilakukan pada puntiran ke dua dan ketiga, sehingga perbedaan puntiran ini menyebabkan periode puntiran juga berbeda.hal inilah yang menyebabkan adanya sedikit perbedaan pada nilai kontanta. Di samping faktor ketelitian dan kalibrasi alat. Dan untuk nilai modulus geser besarnya bergantung pada panjang kawat dimana, semakin panjang kawat suatu benda, maka nilai modulus gesernya akan semakin besar pula dan sebaliknya.
Adapun hubungan pertambahan panjang kawat dengan periode kuadrat

seperti terlihat pada gambar dibawah :


VIII. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan dan hasil perhitungan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Konstanta dari suatu benda dapat ditentukan dengan menggunakan rumus:
2. sedangkan untuk menghitung nilai modulus geser suatu benda digunakan rumus: M=
3. Periode suatu kawat/benda sebanding panjang kawat dari benda tersebut, dengan kata lain semakin panjang suatu kawat maka akan semakin besar pula periodenya.