laporan ayunan puntir

AYUNAN PUNTIR

A.    TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari praktikum  ini adalah  untuk menentukan  konstanta punter k dan modulus geser  M dari kawat logam

B.     ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah sebagai berikut :

No.	Alat dan Bahan	Fungsi
1.	Statif	Sebagai penyangga.
2.	Mistar	Untuk mengukur panjang kawat.
3.	Mikrometer presisisi	Untuk mengukur diameter kawat
4.	Jenis kawat logam	Sebagai alat untuk menggantung plat pada statif.
5.	Plat logam	Alat menggantungkan objek
6.	Stopwatch	Mengukur waktu.
7.	Piringan	Sebagai objek pengamatan

C.     LANDASAN TEORI

Bila suatu benda yang digantungkan pada kawat diputar pada bidang horizontal (diberi simpangan sudut), kemudian dilepas maka benda tersebut akan bergerak osilasi. Periode gerak osilasi memenuhi persamaan

T = 2π         ....................................................................(1)

 

   Gambar 1. Susunan Ayunan Puntir

Dengan T adalah periode osilasi, I momen inersia terhadap sumbu rotasi dan k konstanta puntir. Hubungan antara konstanta puntir dan modulus geser dinyatakan oleh persamaan :

k =  M

dengan L adalah panjang kawat dan r adalah jari-jari kawat (Anonim, 2011 : 11-12).

Piringan tipis dengan massa m digantungkan pada pusat massa dengan menggunakan kawat. Kalau piringan diberi simpangan, berarti kawat penggantung akan terpuntir dan jika dilepaskan, maka momen gaya yang menyebabkan puntiran, τ akan berbanding lurus dengan sudut puntiran θ(SelametRiadi,2011) .
           

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 pendulu 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.m) (Ketut Alit, 2009).

D.    PROSEDUR KERJA

Adapun prosedur kerja dari  praktikum  ini adalah :

1.      Menggantung benda  pada suatu  poros yang melalui pusat massa dan tegak lurus pada bidang-bidang benda. Seperti pada gambar

 

2.      Mengukur panjang dan diameter kawat yang dipakai , panjang kawat mulai dari 150 cm

3.      Memutar benda dengan sudut kecil, kemudian melepaskan sehingga benda berosilasi

Mencatat waktu yang diperlukan untuk 20 ayunan

4.      Mengulang langkah (3)  untuk harga yang berlainan (130 cm, dan 110 cm)

5.      Mengulang  percobaan untuk jenis kawat yang berlainan

-          Kawat besi    : diameter = 0,35 mm

-          Kawat email : diameter = 0,53 mm

E.     DATA PENGAMATAN

1.      Untuk kawat besi

No.	Panjang kawat (m)	Diameter kawat (mm)	Waktu untuk 10 kali ayunan
1.	1.5	0,035	168
2.	1.3	0,35	158
3.	1.2	0,35	148

2.      Untuk kawat tembaga

No.	Panjang kawat (m)	Diameter kawat (mm)	Waktu untuk 10 kali ayunan
1.	1.5	0,53	110
2.	1.3	0.53	105
3.	1.1	0,53	95

              Diameter benda : 0,1 mm

F.      ANALISIS DATA

1.      Mencari  nilai konstanta punter

a.       Kawat besi

-          Untuk panjang 1.5 m

                         K=; T =  

T =  168/20 = 8,4 s

K=

                                =0.7267 X 10^-4 Kg m²/s²

Dengan cara yang sama untuk nilai k selanjutnya dapat dilihat pada table berikut :

No	L (m)	d (m)	t (s)	I (kg m2)	T (s)	K (kg m2/s2)
2	1.3	0.1	158	1.3 x 10-4	7.9	0.8215 x 10-4
3	1.1	0.1	148	1.3 x 10-4	7.4	0.93626 x 10-4

b.      Kawat email/tembaga

Dengan cara yang sama dengan nilai k yang diperoleh pada kawat besi, nilai k selanjutnya unuk kawat tembaga  dapat dilihat pada tabel  berikut:

No	L (m)	d (m)	t (s)	I (kg m2)	T (s)	K (kg m2/s2)
1	1.5	0.1	110	1.3 x 10-4	5.5	1.695 x 10-4
2	1.3	0.1	105	1.3 x 10-4	5.25	1.933 x 10-4
3	1.1	0.1	95	1.3 x 10-4	4.75	2.2723 x 10-4

   

2.      Menentukan modulus geser (M)

a.       Untuk kawat besi

-          Panjang kawat 1.5 m

r = 1.75 x 10^-4 m

k = 0.7267 x 10^-4

M =

                                     =

                                 = 7.40275 x 10¹⁰  kg /m s²

Dengan cara yang sama untuk nilai M selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut :

           

No	L (m)	r (m)	k(kg m2/s2)	M (kg/ ms2)
2	1.3	1.75 x 10-4	0.8215 x 10-4	7.2527 x 1010
3	1.1	1.75 x 10-4	0.93626 x 10-4	6.99418 x 1010

b.      Kawat tembaga

Dengan cara yang sama pada kawat besi, nilai M selanjutnya untuk data berikutnya pada kawat tembaga dapat dilihat pada tabel berikut :

No	L (m)	r (m)	k(kg m2/s2)	M (kg/ ms2)
1	1.5	1.75 x 10-4	1.695 x 10-4	3.283 x 1010
2	1.3	1.75 x 10-4	1.933 x 10-4	3.245 x 1010
3	1.1	1.75 x 10-4	2.2723 x 10-4	3.23 x 1010

G.    PEMBAHASAN

Ayunan punter adalah bila suatu benda yang digantungkan pada kawat diputar pada bidang horizontal (di beri simpang sudut), kemudian dilepas, maka benda tersebut akan bergerak osilasi. Dalam ayunan punter berhubungan dengan modulus geser benda, dimana modulus geser benda adalah bilangan yang menggambarkan perubahan bentuk benda yang elastis. Modulus geser merupakan hasil bagi antara tegangan geser dengan regangan geser.

 Pada percobaan ayunan punteri ini kita akan menentukan konstanta puntir dan modulus geser serta hubungan dari keduanya. Pada percobaan kali ini kita menggunakan dua jenis kawat yang berbeda yaitu kawat besi dan kawat tembaga  yang dikaitkan pada sebuah piringan logam. Untuk jenis kawat besi dan kawat tembaga panjang kawat yang digunakan yaitu 1,5 m, 1,3 m dan 1,1 m. Benda(piringan) yang digunakan pada kawat tersebut kemudian diosilasikan 20 kali ayunan, sehingga pada kawat besi dengan panjang kawat 1,5 m , 1,3m , dan 1,1m  didapat waktu rata-rata yaitu 168 s, 158 s, dan 148 s, sedang untuk kawat tembaga dengan panjang sama dengan kawat besi didapat waktu rata-rata   110s, 105 s, dan 95 s. Dari dua perlakuan sama untuk dua jenis kawat yang berbada ternyata waktu rata-rata yang diperoleh juga berbeda untuk panjang kawat sama pada masing-masing jenis kawat. Disini menunjukan terlihat perbedaannya sehingga dapat diartikan bahwa semakin panjang kawat maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk berisolasi, dan sabaliknya semakin pendek kawatnya maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan piringan untuk berputar (berisolasi). Hal ini sesui dengan teori yang menyatakan bahwa priode osilasi berbanding lurus dengan panjng tali dan berbanding terbalik dengan konstanta puntir.

Setelah waktu rata-rata diperoleh maka kita dapat menentukan modulus geser dan konstan puntir. Dari sini kita dapat menemukan bahwa konstanta puntir   untuk setiap jenis kawat berbeda. Untuk jenis kawat besi dengan panjang 1.5m, 1,3 m dan 1,1m diperoleh  nilai k (Konstanta puntir) sebesar 0.7267 x 10^-4, 0.8215 x 10^-4 dan 0.93626 x 10 ^-4 dengan satuan  kg m²/s² . Sedangkan untuk jenis kawat tembaga dengan panjang 1m dipeoleh konstanta puntir  1.695x 10^-4 , 1.933 x 10^-4, dan 2.2723 x 10^-4 dengan satuan kg m²/s². Disini kita melihat perbedaan yang mendasar untuk konstanta puntir pada setiap panjang kawatnya dan jenis kawat. Hal ini dikarnakan dalam penentuan konstan puntirnya dipengaruhi oleh perioda sehingga semakin panjang kawat yang digunakan maka nilai konstan puntirnya berbanding terbalik dengan periode puntir. Sedangkan untuk modulus geser untuk jenis kawat besi dan tembaga berbeda pula. Untuk jenis kawat besi  dengan panjang tali 1,5 m, 1,3 m dan 1,1 m maka modulus gesernya adalah 7,4028 x 10¹⁰  kg/m²s, 7,2527 x 10¹⁰  kg/m²s, dan 6,9942 x 10¹⁰  kg/m²s . Sedang untuk jenis kawat tembaga dengan panjang yang sama modulus gesernya diperoleh 3.283x 10¹⁰ kg/m²s , 3.245 x 10¹⁰ kg/m²s, dan 3.23 x 10¹⁰ kg/m²s. Perbedaan ini dipengaruhi dari priode yang berbeda untuk masing-masing jenis kawat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2012. Penuntun Praktikum Mekanika. Universitas Haluoleo. Kendari

Alit, Ketut, 2009. Laporan Praktikum Mekanika. http://www.laboratorium-praktikum-        mekanika.html

Riadi, selamet. 2011. Fisika Dasar. Universitas Mercubuana. Jakarta