PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1
GESEKAN PADA BIDANG MIRING
Disusun Oleh :
Dita
Paski Pradevi (0651 14112)
Tanggal
Pratikum: Oktober 2014
Assisten Dosen
1. Desi TS S. Si
2. Indra L
3. Deta Meila P
LABORATORIUM FISIKA
PROGRAM STUDI ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PAKUAN
2014
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan percobaan
Dengan dilakukannya percobaan ini, maka mahasiswa dapat mencari koefisien
gesekan statis dan kinetis, percepatan dan kecepatan benda yang bergerak meluncur
pada bidang miring.
1.2. Dasar Teori
1.2.1. Gaya Gesek
Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan
bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda
yang dimaksud di sini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya gesek antara dua buah benda padat
misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda
padat dan cairan serta gas adalah gaya Stokes. Di mana suku pertama
adalah gaya gesek yang dikenal sebagai gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan
suku kedua dan ketiga adalah gaya gesek pada benda dalam fluida.
Gaya gesek dapat merugikan dan juga
bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engsel pintu dansepatu yang aus adalah contoh kerugian yang
disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesekmanusia tidak dapat
berpindah tempat karena gerakan kakinya hanya akan menggelincir di
atas lantai. Tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan, mobil hanya akan slip dan tidak membuat
mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat tercipta parasut.
Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi
mikro antar kedua permukaan yang saling bersentuhan. Gaya-gaya yang bekerja
antara lain adalah gaya elektrostatik pada masing-masing permukaan. Dulu
diyakini bahwa permukaan yang halus akan menyebabkan gaya gesek (atau tepatnya
koefisien gaya gesek) menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan
permukaan yang kasar, akan tetapi dewasa ini tidak lagi demikian. Konstruksi
mikro (nano tepatnya) pada permukaan benda dapat menyebabkan gesekan menjadi
minimum, bahkan cairan tidak lagi dapat membasahinya (efek lotus) pada permukaan daun
(misalnya setetes air di atas daun keladi).
Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua
buah benda yang padat saling bergerak lurus, yaitu gaya gesek statis dan gaya
gesek kinetis, yang dibedakan antara titik-titik sentuh antara kedua permukaan
yang tetap atau saling berganti (menggeser). Untuk benda yang dapat
menggelinding, terdapat pula jenis gaya gesek lain yang disebut gaya gesek
menggelinding (rolling friction). Untuk benda yang berputar tegak lurus
pada permukaan atau ber-spin, terdapat pula gaya gesek spin (spin friction).
Gaya gesek antara benda padat dan fluida disebut sebagai gaya Coriolis-Stokes atau gaya viskos (viscous force).
Gaya gesek statis adalah gesekan
antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya. Seperti
contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring. Koefisien gesek statis
umumnya dinotasikan dengan μs, dan pada umumnya lebih besar dari
koefisien gesek kinetis.
Gaya gesek statis dihasilkan dari sebuah
gaya yang diaplikasikan tepat sebelum benda tersebut bergerak. Gaya gesekan
maksimum antara dua permukaan sebelum gerakan terjadi adalah hasil dari
koefisien gesek statis dikalikan dengan gaya normal f = μs Fn.
Ketika tidak ada gerakan yang terjadi, gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol
hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya gesek
maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh
gaya gesekan yang setara dengan besar gaya tersebut namun berlawanan arah.
Setiap gaya yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan
terjadi. Setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat
digunakan untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga
digunakan gaya gesek kinetis.
Gaya gesek kinetis (atau dinamis)
terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling
bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan μk dan
pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang
sama.
Yang memperngaruhi gaya gesek adalah
sebagai berikut :
1. Koefisien gesekan ( μ
) adalah tingkat kekasaran permukaan yang bergesekan. Makin kasar kontak
bidang permukaan yang bergesekan makin besar gesekan yang ditimbulkan.
Jika bidang kasar sekali
, maka μ = 1.
Jika bidang halus sekali
, maka μ = 0.
2. Gaya
normal (N) adalah gaya reaksi dari bidang akibat gaya aksi dari
benda. Makin besar gaya normalnya makin besar gesekannya.
Cara merumuskan gaya normal adalah dengan
memakai persamaan hukum I Newton, yaitu ;
§ Benda di atas bidang
datar ditarik gaya mendatar
N = w = m.g
§ Benda di atas bidang
datar ditarik gaya membentuk sudut
§ Benda di atas bidang
miring membentuk sudut
1.2.2. Hubungan antara Gaya
Gesek dengan Hukum Newton 1 dan Hukum Newton 2.
Hukum pertama Newton menyatakan bahwa
sebuah benda dalam keadaaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan
tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan kostan kecuali ada gaya
eksternal yang berkerja pada benda itu. Kecenderungan yang digambarkan dengan
mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman.
Pada Hukum pertama dan kedua Newton dapat
dianggap sebagai definisi gaya. Gaya adalah suatu pengaruh
pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya, artinya,
dipercepat. Arah gaya adalah percepatan yang disebabkan jika gaya itu adalah
satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besaran gaya adalah hasil
kali massa benda dan besaran percepatan yang dihasilkan gaya.
Sedangkan Massa adalah
sifat instrinsik sebuah benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan.
F = m.a
Hukum kedua Newton menetapkan hubungan
antara besaran dinamika gaya dan massa dan kinematika percepatan, kecepatan dan
perpindahan. Hal ini bermanfaat karena memungkinkan menggambarkan aneka gejala
fisika yang luas dengan menggunakan sedikit hukum gaya yang relative mudah.
BAB II
ALAT DAN BAHAN
2.1. Peralatan yang
Digunakan
1) Papan luncur
2) Mistar ukur
3) Stopwatch
2.2. Bahan yang Digunakan
1) 3 buah balok kayu
BAB III
METODA KERJA
1. Diletakkan balok di
atas bidang luncur pada tempat yang sudah diberi tanda. Ukur panjang lintasan
yang akan dilalui oleh benda (St).
2. Diangkat bidang luncur
perlahan-lahan hingga balok pada kondisi akan meluncur. Diukur posisi vertikal
(y) dan horizontal (x) balok.
3. Diangkat bidang
luncur sedikit ke atas lagi hingga balok meluncur. Dengan menggunakan stopwatch
diukur waktu yang diperlukan balok selama meluncur sepanjang lintasan tadi.
4. Diulang percobaan
nomor 1 sampai 3 lima kali, kemudian hitung koefisien gesek statis
(µs), percepatan (a), koefisien gesek kinetis (µk), dan kecepatan benda pada
saat mencapai ujung bawah bidang luncur (Vt).
5. Dilakukan percobaan
diatan dengan menggunakan benda lain.
BAB IV
DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
4.1. Data Pengamatan
Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan tanggal 21
Oktober 2011, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut.
Keadaan
ruangan
|
P (cm)Hg
|
T (oC)
|
C (%)
|
Sebelum percobaan
|
74,6
|
30,5
|
65 %
|
Sesudah
percobaan
|
74,7
|
30
|
77 %
|
Balok A
Massa : 114,6 gram
No
|
x
|
y
|
r
|
t
|
sinα
|
cosα
|
µs
|
µk
|
a
|
v
|
α
|
1
|
34,4
|
25,3
|
42,82
|
0,7
|
0,591
|
0,803
|
0,736
|
0,217
|
408,16
|
285,71
|
36,29
|
2
|
33,3
|
25,8
|
42,1
|
0,8
|
0,613
|
0,791
|
0,775
|
0,372
|
312,5
|
250
|
37,73
|
x
|
33,85
|
25,55
|
42,46
|
0,75
|
0,602
|
0,797
|
0,7555
|
0,294
|
360,33
|
267,85
|
37,01
|
∆x
|
0,55
|
0,25
|
0,36
|
0,05
|
0,011
|
0,006
|
0,0195
|
0,0775
|
47,83
|
17,85
|
0,72
|
Balok B
Massa : 123,1 gram
No
|
x
|
y
|
r
|
t
|
sin α
|
cosα
|
µs
|
µk
|
A
|
v
|
α
|
1
|
29
|
25,5
|
38,62
|
0,6
|
0,660
|
0,751
|
0,878
|
0,124
|
555,55
|
333,3
|
41,29
|
2
|
28,5
|
25,8
|
38
|
0,6
|
0,663
|
0,75
|
0,884
|
0,128
|
555,55
|
333,3
|
41,52
|
x
|
28,75
|
25,55
|
38,31
|
0,6
|
0,6615
|
0,7505
|
0,881
|
0,126
|
555,55
|
333,3
|
41,405
|
∆x
|
0,25
|
0,25
|
0,31
|
0
|
0,0015
|
0,0005
|
0,003
|
0,002
|
0
|
0
|
0,115
|
Balok C
Massa : 109,2 gram
No
|
x
|
y
|
r
|
t
|
sinα
|
cosα
|
µs
|
µk
|
a
|
v
|
α
|
1
|
28,2
|
25,4
|
37,9
|
0,79
|
0,67
|
0,74
|
0,905
|
0,463
|
320,51
|
253,20
|
42,06
|
2
|
28,5
|
25,3
|
38,1
|
0,69
|
0,65
|
0,74
|
0,892
|
0,299
|
420,16
|
289,91
|
41,29
|
x
|
28,35
|
25,35
|
38
|
0,74
|
0,66
|
0,74
|
0,8985
|
0,381
|
370,33
|
271,55
|
41,675
|
∆x
|
0,15
|
0,05
|
0,1
|
0,05
|
0,01
|
0
|
0,0065
|
0,082
|
49,825
|
36,355
|
0,385
|
4.2. Perhitungan
1. Balok A
§ Perhitungan x
= 0,55
Ketelitian =
=
=
98,37 %
§ Perhitungan y
= 0,25
Ketelitian =
=
=
99,02 %
§ Perhitungan r
= 0,36
Ketelitian =
=
=
99,15 %
§ Perhitungan t
= 0,05
Ketelitian =
=
=
93,33 %
§ Perhitungan sin α
= 0,011
Ketelitian =
=
=
81,73 %
§ Perhitungan cos α
= 0,006
Ketelitian =
=
=
99,24 %
§ Perhitungan µs
= 0,0195
Ketelitian =
=
=
97,42 %
§ Perhitungan µk
g = 980 cm/s2
= 0,0775
Ketelitian =
=
=
73,68 %
§ Perhitungan a
st = 100cm
= 47,33
Ketelitian =
=
=
86,86 %
§ Perhitungan V
= 17,85
Ketelitian =
=
=
93,33 %
§ Perhitungan α
= 0,72
Ketelitian =
=
=
98,05 %
2. Balok B
§ Perhitungan x
= 0,25
Ketelitian =
=
=
98,13 %
§ Perhitungan y
= 0,15
Ketelitian =
=
=
99,40 %
§ Perhitungan r
= 0,31
Ketelitian =
=
=
99,19 %
§ Perhitungan t
= 0
Ketelitian =
=
=
100 %
§ Perhitungan sin α
= 0,0015
Ketelitian =
=
=
99,77 %
§ Perhitungan cos α
= 0,0005
Ketelitian =
=
=
99,93 %
§ Perhitungan µs
= 0,003
Ketelitian =
=
=
99,67 %
§ Perhitungan µk
g = 980 cm/s2
= 0,002
Ketelitian =
=
=
98,41 %
§ Perhitungan a
st = 100cm
= 0
Ketelitian =
=
=
100 %
§ Perhitungan V
= 0
Ketelitian =
=
=
100 %
§ Perhitungan α
= 0,115
Ketelitian =
=
=
99,72 %
3. Balok C
§ Perhitungan x
= 0,15
Ketelitian =
=
=
99,47 %
§ Perhitungan y
= 0,15
Ketelitian =
=
=
99,40 %
§ Perhitungan r
,1
= 0,1
Ketelitian =
=
=
99,73 %
§ Perhitungan t
= 0,05
Ketelitian =
=
=
93,24 %
§ Perhitungan sin α
= 0,01
Ketelitian =
=
=
98,48 %
§ Perhitungan cos α
= 0
Ketelitian =
=
=
100 %
§ Perhitungan µs
= 0,0065
Ketelitian =
=
=
99,27 %
§ Perhitungan µk
g = 980 cm/s2
= 0,082
Ketelitian =
=
=
78,47 %
§ Perhitungan a
st = 100cm
370,33
= 49,825
Ketelitian =
=
=
86,55 %
§ Perhitungan V
= 36,355
Ketelitian =
=
=
97,25 %
§ Perhitungan α
= 0,115
Ketelitian =
=
=
99,64 %
BAB V
PEMBAHASAN
Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan
bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda
yang dimaksud di sini tidak harus berbentukpadat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi
mikro antar kedua permukaan yang saling bersentuhan. Gaya-gaya yang bekerja
antara lain adalah gaya elektrostatik pada masing-masing permukaan. Dulu
diyakini bahwa permukaan yang halus akan menyebabkan gaya gesek (atau tepatnya
koefisien gaya gesek) menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan
permukaan yang kasar.
Permukaan bidang yang kasar akan membuat
gesekan semakin besar sehingga kecepatan laju balok sedikit lambat atau lebih
cepat balok yang permukaannya licin atau halus, pada saat mendorong benda
secara terus-menerus maka akan muncul fs (arah gaya
gesek) yang membesar sampai benda itu tepat bergerak, setelah benda bergerak,
gaya gesek menurun sampai mencapai nilai yang tepat, keadaan itu dikenal dengan
gaya gesek kinetis. Maka gesekan kinetis akan besar ketika sedut kemiringan itu
rendah, sedang semakin tinggi gaya gesek semakin kecil.
Maka percepatannya akan berbeda antara
balok yang beratnya ringan dengan yang lebih berat. Sebab massa juga
mempengaruhi kecepatan dan gaya. Seperti pada Hukum Newton 2
F = m. a
Dari rumus tersebut dapat dibuktikan
bahwa massa dan percepatan berbanding lurus.
Pada sudut kemiringan bidangnya lebih
besar benda yang lebih berat dikarenakan terjadi tekanan pada bidang miring
dengan berat benda yang menyebabkan hambatan, sedangkan benda yang lebih ringan
akan mengalami tekanan pada bidang lebih kecil, yang menghasilkan sudut
kemiringan lebih kecil pula.
Kecepatannya lebih cepat yang ringan,
karena berat balok mempengaruhi tekanan balok ke bidang kasar, sehingga gesekan
semakin besar, bisa dihubungkan dengan W = m x g. jadi ada gravitasi yang
mempengaruhi gesekan dan mempengaruhi terhadap kecepatan.
§ Kecepatan pada Balok
A, massa = 114,6 gram
§ Kecepatan pada Balok
B, massa 123,1 gram
§ Kecepatan pada Balok
C, massa 123,1 gram
BAB VI
KESIMPULAN
Dari percobaan, pengamatan dan
perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut.
ü Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan
bergerak.
ü Massa pada balok
mempengaruhi kecepatan meluncur balok tersebut diatas bidang miring
ü Sudut kemiringan
bidang mempengaruhi kecepatan dan waktu tempuh balok saat meluncur
ü Perhitungan hasil
percobaan dilakukan dengan bantuan fungsi SD pada kalkulator
LAMPIRAN
Tugas Akhir
1. Apa yang dapat anda
simpulkan hubungan antara kekasaran balok (koefisien gesek statis) dengan sudut
kemiringan bidang luncur.
2. Jika dua balok yang
beratnya berbeda tetapi kekasarannya sama, apa yang dapat anda simpulkan
mengenai:
a. Sudut kemiringan
bidangnya
b. Percepatan
(pada α yang sama)
c. Kecepatan pada jarak
tempuh dan waktu yang sama. Perkuat pendapat anda dengan rumus-rumus yang
berlaku pada teori.
Jawab
1. Permukaan bidang yang
kasar akan membuat gesekan semakin besar sehingga kecepatan laju balok sedikit
lambat atau lebih cepat balok yang permukaannya licin atau halus, pada saat
mendorong benda secara terus-menerus maka akan muncul fs (arah
gaya gesek) yang membesar sampai benda itu tepat bergerak, setelah benda
bergerak, gaya gesek menurun sampai mencapai nilai yang tepat, keadaan itu
dikenal dengan gaya gesek kinetis. Maka gesekan kinetis akan besar ketika sedut
kemiringan itu rendah, sedang semakin tinggi gaya gesek semakin kecil
2. a. Sudut
kemiringan bidangnya lebih besar benda yang lebih berat dikarenakan terjadi
tekanan pada bidang miring dengan berat benda yang menyebabkan hambatan,
sedangkan benda yang lebih ringan akan mengalami tekanan pada bidang lebih
kecil, yang menghasilkan sudut kemiringan lebih kecil pula.
b. Maka percepatannya
akan berbeda antara balok yang beratnya ringan dengan yang lebih berat. Sebab
massa juga mempengaruhi kecepatan dan gaya. Seperti pada Hukum Newton 2
F = m. a
Dari rumus tersebut dapat dibuktikan bahwa massa dan percepatan berbanding
lurus.
c. Kecepatannya lebih
cepat yang ringan, karena berat balok mempengaruhi tekanan balok ke bidang
kasar, sehingga gesekan semakin besar, bisa dihubungkan dengan W = m x g. jadi
ada gravitasi yang mempengaruhi gesekan dan mempengaruhi terhadap kecepatan.
§ Kecepatan pada Balok
A, massa = 114,6 gram
§ Kecepatan pada Balok
B, massa 123,1 gram
§ Kecepatan pada Balok
C, massa 123,1 gram
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika
Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
Halliday dan Resnick, 1991, Fisika
Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A.,
2002, Fisika Universitas (terjemahan),Jakarta : Penerbit Erlangga
Tipler, Paul A. 1991. Fisika
Untuk Sains dan Teknik. Erlangga. Jakarta
Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar . Universitas Pakuan.
Bogor
Tidak ada komentar:
Posting Komentar