PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1
GESEKAN PADA BIDANG MIRING
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 dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia 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
|
sin α
|
cos α
|
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
|
cos α
|
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
|
sin α
|
cos α
|
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
|
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 berbentuk padat, 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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar