View
210
Download
13
Category
Preview:
DESCRIPTION
m;/
Citation preview
Laporan Praktikum
Gesekan Pada Bidang
MiringBAB I
PENDAHULUAN
A. Tujuan Percobaan
1. Mencari koefisien gesekan statis dan kinetis benda yang
bergerak meluncur pada bidang miring
2. Mencari percepatan dan kecepatan benda yang bergerak
meluncur pada bidang miring
B. Dasar Teori
Jika Sebuah benda yang terletak pada bidang datar dan
tidak ada gaya yang kita berikan pada benda tersebut maka
akan terjadi kesetimbangan antara gaya-gaya benda (W)
tersebut dengan gaya reaksi yang dilakukan oleh permukaan
yang arahnya berlawanan dengan gaya berat benda, gaya ini
dikenal sebagai gaya normal (N). Untuk lebih jelasnya
perhatikan gambar 1.
Gambar 1
Apabila bidang datar tersebut sedikit demi sedikit
dimiringkan maka pada benda bekerja yang disebabkan oleh
komponen gaya berat yang arahnya ke bawah. Sebagai
reaksinya persentuhan antara benda dengan bidang miring
timbul gaya reaksi berupa gaya gesek. Gaya gesek antara dua
buah benda padat terbagi dua, yaitu gaya gesek statis dan
dan gaya gesek kinetis. Bekerjanya gaya gesek ini dapat
dilihat pada gambar 2.
Gambar 2
2
Ketika sudut kemiringan masih kecil sehingga besarnya
gaya gesek masih besar dari gaya ke bawah, maka benda
tetap diam. Tetapi jika sudut diperbesar maka suatu ketika
gaya gesek (Ggesek) akan sama dengan gaya ke bawah.
1. Fgesek = W sin
………………………………………………………………………….
(Rumus 1)
W = gaya berat benda
= sudut kemiringan
Gaya gesek yang bekerja sejak bidang datar mulai
dimiringkan hingga benda saat akan bergerak dikenal
dengan gaya gesek statis. Besarnya gaya gesek statis ini
adalah :
2. Fgesek statis = μs .
N………………………………………………………………………..
(Rumus 2)
μs = koefisien gesek statis
N = gaya normal = W cos
Pada saat benda akan bergerak, Fgesek statis mencapai nilai
maksimum. Dengan menggabungkan rumus (1) dan rumus
(2), maka :
3.……………………………………………
………(Rumus 3)
μs akan semakin besar jika permukaan benda makin kasar.
Sebaliknya μs semakin kecil jika permukaan semakin halus
atau licin. Apabila sudut kemiringan diperbesar lagi maka
benda akan meluncur ke bawah, permukaan benda dengan
3
permukaan bidang akan menimbulkan gaya gesek kinetis
dan besar gaya ini adalah :
4. Fgesek kinetis = µk .
N……………………………………………………………………….
(Rumus 4)
µk = koefisien gesek kinetis
5. F = W sin . µk . N
= m.g sin . µk . m.g cos
Menurut hukum Newton II, F = m.a
Jadi,
m.a = μs sin - µk . m.g cos
6.
7.
8. Kecepatan benda saat mencapai ujung bidang luncur
adalah :
V = a . t
4
BAB II
Alat dan Bahan
A. Alat
Alat – alat yang digunakan antara lain :
1. Bidang luncur dengan panjang 100cm dan tinggi 50cm
2. Stopwatch
3. Mistar
4. Balok A, B dan C
5. Lembaran hamplas
B. Bahan
-
5
BAB III
Metode Percobaan
Dalam percobaan gesekan pada bidang miring ini, metode
yang digunakan adalah :
1. Diletakkan balok di atas bidang luncur pada tempat yang
sudah diberi tanda. Diukur pula panjang lintasan yang akan
dilalui oleh benda (St).
2. Diangkat bidang luncur perlahan-lahan hingga balok pada
kondisi akan meluncur. Diukur pula posisi vertikal balok (y)
dan horizontal balok (x).
3. Diangkat bidang luncur sedikit ke atas lagi hingga balok
meluncur. Dengan menggunakan stopwatch, diukur waktu
yang diperlukan balok selama meluncur sepanjang lintasan.
4. Diulangi poin 1 sampai 3 masing-masing sebanyak 3kali untuk
balok A, balok B, dan balok C.
5. Dihitung :
a. panjang lintasan yang dilalui balok (r)
b. sudut-sudutnya (sin θ, cos θ, dan θ)
c. koefisien gesek statis (µs)
d. koefisien gesek kinetis (µk)
e. percepatan (a)
f. kecepatan balok saat mencapai ujung bawah bidang luncur
(v)
6
g.
BAB IV
Data Pengamatan dan Perhitungan
Keadaan ruangan P ( cmHg ) T ( ºC ) C ( % )
Sebelum percobaan 74,6 28 77
Sesudah percobaan 74,6 28 77
A. Data Pengamatan
1. Balok A
Massa balok A (m) = 124.6 gram
Panjang lintasan (St) = 100cm
No
x (cm)
y (cm
)
r (cm
)
t (s)
sin θ
cos θ
μs μk
a (m/s2
)
v (m/s)
θ
1 51 2657.2
51.9
0.45
0.89
0.51
0.44
55.4105.2
626.7
255.8
26.561.7
71.3
0.43
0.90.48
0.34
118.34
153.84
25.5
353.7
2659.6
61.2
0.44
0.90.49
0.33
138.89
166.67
26.1
x53.5
26.17
59.56
1.47
0.44
0.90.49
0.37
104.21
141.92
26.1
2. Balok B
Massa balok B (m) = 124.4gram
Panjang lintasan (St) = 100cm
No
x (cm
)
y (cm
)
r (cm
)
t (s)
sin θ
cos θ
μs μk
a (m/s2
)
v (m/s)
θ
1 65.9 25.870.7
73.3
0.36
0.93
0.39
0.37
18.36 60.5921.1
2 71 26.275.6
84.5
0.35
0.94
0.37
0.36
9.88 44.4620.5
3 66 25.8 70.8 3.2 0.3 0.9 0.3 0.3 19.53 62.5 21.
7
6 6 3 9 7 1
x67.6
325.9
372.4
43.67
0.36
0.93
0.38
0.37
15.92 55.8520.9
3. Balok C
Massa balok C (m) = 13.9 gram
Panjang lintasan (St) = 100cm
No
x (cm)
y (cm
)
r (cm
)
t (s)
sin θ
cos θ
μs μk
a (m/s2
)
v (m/s)
θ
163.7
25.868.7
32.5
0.38
0.93
0.41
0.37
32 8022.3
3
260.4
25.965.7
21.6
0.39
0.92
0.42
0.34
78.13125.0
122.9
5
362.5
25.867.6
22.2
0.38
0.92
0.41
0.37
41.32 90.922.3
3
x62.2
25.83
67.36
2.1
0.38
0.92
0.41
0.36
50.48 98.6422.6
3
B. Perhitungan
Rumus yang digunakan :
1.
2.
8
3. μs = koefisien gesek statis
4. μk = koefisien gesek kinetik
5. Percepatan
6. Kecepatan
9
BAB V
PEMBAHASAN
Gaya gesek adalah gaya yang timbul akibat persentuhan
langsung antara dua permukaan benda dengan arah berlawanan
terhadap kecenderungan arah gerak benda. Besar gaya gesekan
tergantung pada kekasaran permukaan sentuh. Semakin kasar
permukaan, maka semakin besar gaya gesekan yang timbul.
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 (μs ) dikalikan
dengan gaya normal (N).
fs = μs N
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
10
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.
Misalnya sebuah balok yang beratnya W diletakkan pada
lantai. Balok memberikan gaya tekan pada lantai sebesar W.
Gaya tekan ini diimbangi oleh lantai dengan memberikan
gaya normal N (N=W) sehingga benda dalam keadaan
seimbang(diam). Pada balok kemudian di berikan gaya F cukup
kecil, balok masih diam (seimbang). Karena gaya F masih dapat
diimbangi oleh gaya gesek fs. Gaya gesek yang timbul pada
balok yang masih diam ini disebut gaya gesek statif (fs). Bila
gaya F diperbesar, gaya fs pun makin besar selama balok itu
masih diam.
11
Bila gaya F terus diperbesar, suatu saat fs akan mencapai
harga maksimumnya(fsm), saat ini balok tepat saat akan
bergerak, artinya bila gaya F ditambah lagi sedikit saja, maka
benda akan bergerak.
Ketika balok sudah bergerak, gaya geseknya lebih kecil
dari pada gaya gesek statis maksimum. Gaya gesek yang timbul
saat benda sudah bergerak disebut gaya gesek kinetis(fk).
Hukum yang berlaku pada percobaan ini adalah hukum
Newton I dan hukum Newton II.
Hukum Newton I berbunyi “Jika resultan gaya pada suatu
benda sama dengan nol, maka benda yang mula-mula diam
akan terus diam. Sedangkan, benda yang mula-mula bergerak,
akan terus bergerak dengan kecepatan tetap''. Sehingga hukum
Newton I dapat diinterpretasikan bahwa sebuah benda akan
tetap berada dalam keadaan diam atau akan terus bergerak,
kecuali jika dipaksa berubah dengan menerapkan gaya luar ke
benda tersebut.
Hukum Newton II berbunyi “Jika suatu gaya total bekerja
pada benda, maka benda akan mengalami percepatan, di mana
arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja
padanya. Vektor gaya total sama dengan massa benda dikalikan
dengan percepatan benda”. Secara matematis, hukum Newton II
dinyatakan sebagai berikut :
ΣF = m.a
Gaya gesek timbul karena ada kontak antara dua
permukaan yang kasar, yaitu permukaan benda yang cenderung
akan bergerak atau sedang bergerak dan permukaan lantai yang
ditindihnya. Gaya gesek sifatnya selalu melawan gaya yang
12
cenderung menggerakkan benda. Karena itu arah gaya gesek
selalu berlawanan dengan arah kecenderungan gerak benda.
Gaya gesek ini dapat terjadi pada:
1. gaya gesek antara zat padat dengan zat padat (kayu dengan
kayu)
2. gaya gesek antara zat cair dengan zat padat (kelereng
dengan oli)
Ketika benda cenderung akan bergerak tetapi belum
bergerak, maka gaya geseknya ini disebut gaya gesek statis.
Ketika benda sudah dalam keadaan bergerak, maka gaya
geseknya ini disebut gaya gesek kinetis.
Mengenai gaya gesek statis:
1. Selama benda belum bergerak, gaya gesek statis besarnya
mengikuti besar gaya dorong atau gaya tarik yang cenderung
menggerakkan benda.
2. Besar gaya gesek statis memiliki batas maksimum yang
besarnya tergantung pada kekasaran permukaan benda dan
gaya kontak antara lantai dan benda (atau yang sering
disebut sebagai gaya normal).
3. Semakin kasar permukaan benda atau permukaan lantainya,
semakin besar pula gaya gesek statis maksimumnya.
Mengenai gaya gesek kinetis:
1. Gaya gesek ini terjadi pada saat benda bergerak.
2. Besar gaya gesek kinetis ini konstan dan selalu lebih kecil dari
besar gaya gesek statis maksimum.
3. Gaya gesek yang konstan ini besarnya juga tergantung pada
kekasaran permukaan benda dan lantai dan besar gaya
13
kontak antara lantai dan benda. Semakin kasar permukaan
benda atau permukaan lantainya, semakin besar pula gaya
gesek kinetis.
Ditekankan bahwa besar gaya gesek kinetis ini selalu lebih
kecil dari besar gaya gesek statis maksimum. Karena itu, ketika
mendorong benda di atas permukaan yang kasar, pada saat
benda belum bergerak harus memberikan gaya dorong yang
cukup besar untuk membuatnya bergerak. Tetapi ketika benda
sudah bergerak, gaya dorong bisa dikurangi tanpa membuatnya
berhenti bergerak.
Rumus untuk koefisien gesek statik sering dinyatakan
dengan:
μs = tan θ
Rumus tersebut merupakan rumus yang digunakan
sebagai cara untuk mengukur koefisien gesek. Apabila terdapat
sebuah benda, dalam praktikum ini digunakan balok kayu, lalu
ingin mengetahui berapa koefisien gesek statik antara balok
kayu dengan permukaan bidang luncurnya yang terbuat dari
kayu pula, maka cara mengetahuinya adalah dengan meletakkan
balok kayu tersebut di atas permukaan bidang luncur kayu.
Kemudian permukaan kayu itu kita miringkan terhadap
horizontal sedikit demi sedikit. Pada saat awal (sudut kemiringan
kecil), balok kayu tidak akan bergerak, tetapi setelah terus
dimiringkan, pada sudut kemiringan tertentu (θ) balok kayu akan
mulai mulai bergerak, nah tan θ inilah yang merupakan nilai μs.
Terlihat bahwa nilai sudut θ adalah spesial, tidak bisa
divariasikan sembarangan, hanya terdapat satu nilai θ untuk
koefisien gesek statik antara balok kayu dan bidang luncur kayu.
Hal ini mengakibatkan bahwa rumus diatas tidak bisa dipahami
14
sebagai hubungan ketergantungan antara μs terhadap θ. Rumus
itu memberitahu bagaimana cara mengukur μs.
Pada bidang miring, koefisien gesek statik dinyatakan
dengan μs = tan θ, dimana θ adalah sudut kemiringan. Secara
matematis ini ekuivalen. Koefisien gesek tidak dipengaruhi oleh
kecepatan, luas permukaan bidang gesek, dan gaya normal.
Kecepatan tidak mempengaruhi besarnya koefisien gesek.
Karena, untuk kelajuan sampai beberapa m/s, besarnya koefisien
gesek kinetis sama atau hampir sama. Gaya gesek juga tidak
tergantung pada luas permukaan bidang gesek. Karena selama
kekasaran permukaan benda adalah sama dan merata
(homogen), maka besar gaya geseknya sama. Selain itu, gaya
normal juga tidak mempengaruhi koefisien gesek. f = μ N, ini
berarti bahwa gaya gesek proporsional terhadap gaya normal
yang dialami oleh benda tersebut. Tetapi tidak berlaku untuk
kebalikannya, gaya normal tidak dapat dinyatakan sebagai N =
f / μ, meskipun secara matematis ini ekuivalen. Gaya normal
tidak dipengaruhi oleh gesekan, melainkan murni berasal dari
persentuhan benda dengan bidang.
BAB VI
SIMPULAN
Gaya gesek dibedakan menjadi dua macam yaitu gaya
gesek statis (fs) dan gaya gesek kinetis (fk). Gaya gesek statis
terjadi pada saat benda masih diam dan saat benda akan
bergerak. Gaya gesek kinetis terjadi pada saat benda sudah
bergerak. Gaya gesek kinetis lebih kecil dari pada gaya gesek
statis (fk< fs). Kekasaran permukaan benda mempengaruhi
15
koefisien gesekannya. Semakin kasar permukaan benda yang
bergesekan, semakin besar pula koefisien gesekannya. Koefisien
gesekan bergantung pada kekasaran dari permukaan kedua
benda yang bersentuhan.
16
TUGAS AKHIR
1. Apa yang dapat anda simpulkan hubungan antara kekasaran
balok (koefisien gesek statis) dengan sudut kemiringan bidang
luncur.
Jawab :
Koefisien gesek statik hanya tergantung pada jenis bahan-
bahan yang bergesekan. Namun, Rumus μ = tan θ sering
dipahami bahwa koefisien gesek statik (μ) tergantung pada
besarnya sudut kemiringan bidang (θ).
Berdasarkan percobaan, didapatkan hasil bahwa koefisien
gesek statis berbanding lurus dengan sudut kemiringan
bidang luncur. Semakin besar sudut kemiringan bidang
luncur, maka koefisien gesek statis akan semakin besar.
2. Jika dua balok yang beratnya berbeda tetapi kekasarannya
sama, apa yang dapat anda simpulkan mengenai :
a. Sudut kemiringannya
b. Percepatannya (pada yang sama)
c. Kecepatannya pada jarak tempuh dan waktu yang sama.
Perkuat pendapat Anda dengan rumus-rumus yang berlaku
pada teori
Jawab :
Jika balok yang beratnya berbeda tetapi kekasarannya sama,
maka sudut kemiringan dipastikan sama atau berdekatan
namun percepatan dan kecepatannya belum tentu sama.
Rumus μ = tan θ sering dipahami bahwa koefisien gesek
statik (μ) tergantung pada besarnya sudut kemiringan bidang
(θ).
17
Kecepatan tidak mempengaruhi besarnya koefisien gesek.
Karena, untuk kelajuan sampai beberapa m/s, besarnya
koefisien gesek kinetis sama atau hampir sama.
18
Recommended