BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek terjadi ketika permukaan suatu benda bersentuhan dengan permukaan benda lainnya. Gesekan dibagi menjadi dua yaitu gesekan statis yang artinya gesekan yang bekerja pada benda diam setelah diberi sedikit gaya. Gaya gesek yang kedua adalah gaya gesek kinetik yaitu ketika benda bergerak setelah diberikan gaya gesek. Dalam gaya gesekan terdapat koefisien gesekan. Koefisien gesekan statis merupakan rasio besarnya gaya gesekan statis dan gaya normalnya. Koefisien gesekan kinetis merupakan rasio gaya gesek yang terjadi dengan besar gaya kinetis dan gaya normalnya. Gesekan dalam kehidupan sehari-hari memiliki manfaat dan kerugian.
Penentuan koefisien gesek statis terlebih dahulu dilakukan penimbangan bahan yang akan dicari koefisien geseknya. Masa bahan (balok) sudah diketahui kemudian bahan diletakkan pada bidang miring kemudian diperbesar sudut kemiringannya hingga bahan tersebut terdorong ke bawah. Penentuan koefisien gesek kinetis langkah pertama yaitu menimbang bahan dan menyusun bahan sehingga sudut pada koefisien gaya gesek kinetis ditentukan dan kita menghitung waktu yang dibutuhkan benda bergerak dari dari titik awal ke titik acuan. Praktikum ini dilakukan dengan cara meluncurkan benda yang sudah diketahui massanya, untuk koefisien gesek statis dengan meluncurkan benda dengan memperbesar sudut secara perlahan-lahan. Untuk koefisien gesek kinetis benda yang diberi beban agar cepat meluncur dan dicatat waktunya.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam praktikum kali ini adalah:
1. Apakah sudut kemiringan berpengaruh terhadap koefisien gesek bahan, baik statis maupun kinetis dalam praktikum ini?
2. Apa pengaruh penambahan bahan atau beban terhadap koefisien gesek pada praktikum kali ini?
3. Bagaimana pengaruh permukaan bidang terhadap koefisien gesek statis maupun kinetis pada praktikum kali ini?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dalam praktikum kali ini adalah:
1. Untuk mengetahui pengaruh sudut terhadap koefisien gesek statis maupun kinetis
2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan beban terhadap koefisien gesek 3. Untuk mengetahui pengaruh permukaan bidang landasan terhadap koefisien gesek statis maupun kinetis
1.4 Manfaat
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Gaya gesek adalah gaya yang melawan arah gaya relatifnya. Gaya gesek muncul apabila dua benda bersentuhan dimana sebuah benda diam atau meluncur pada suatu permukaan yang memberikan gaya-gaya kepadanya. Gaya gesek statis adalah singgungan dua benda pada saat keadaan diam atau dalam keadaan diam dalam bidang horizontal. Gaya gesek kinetis adalah gaya luncuran pada benda yang bergerak pada permukaan benda lain yang berlawanan dengan kecepatan benda. Rumus yang dipakai untuk mencari koefisien dari gesek statis dan kinetis adalah Fs ≤ μs.N gaya gesek statis, sedangkan Fk = μk . N untik gaya kinetis pada benda (Giancolli, 1998).
Hukum-hukum tentang gaya gesek adalah hukum yang berdasarkan pada gaya timbul akibat perubahan bentuk permukaan yang bersinggungan. Contoh sebuah balok kayu diam pada suatu bidang miring yang memiliki sudut dan diperbesar sudutnya maka kubus tersebut mulai tergelincir. Gaya gesek terdapat gaya normal yaitu gaya yang dilakukan benda terhadap benda lain dengan arah tegak lurus bidang antara permukaan benda (Astutik, 1997).
Gaya-gaya yang bekerja pada balok yang dianggap sebagai benda titik atau partikel, gaya W adalah berarti balok. Gaya gesek statis adalah gaya yang terjadi antara dua permukaan benda yang diam atau tidak ada gaya relatifnya antara benda satu dengan benda yang lainnya. Gaya gesek kinetis terjadi antara dua permukaan kering tanpa pelumas yang memenuhi hukum yang sama dengan hukum gaya gesek kinetis. Gaya gesek kinetis menghitung waktu yang dibutuhkan benda pada posisi awal ke posisi acuan. Gaya gesek kinetis menghitung sudut yang diperlukan untuk benda bergerak (Sutrisno, 1997).
Koefisien gesek statis adalah rasio besarnya gaya gesekan dengan gaya normalnya. Sebuah balok yang beratnya W diletakkan pada bidang datar dan pada balok tidak bekerja gaya luas, maka besarnya gaya normal (N) sama dengan besar gaya berat (W) dengan bersamaan N=W …. (2.1)
N= mg cos ∅ (2.2)
Sesuai persamaan diatas, benda dengan massanya m. Pada bidang miring yang lain dengan sudut kemiringan maka besarnya gaya normal (N) sama dengan mg cos ∅ (Zaelani, 2006).
Gambar : a. Keadaan benda di bidang datar dan diam
b. Keadaan benda di bidang miring dengan beberapa gaya (Giancolli, 2010)
Ketika sebuah benda berguling di atas sebuah permukaan (misalnya bola yang bergerak di atas tanah). Gaya gesekan yang bekerja tetap ada walaupun lebih kecil dibanding dengan ketika benda tersebut meluncur di atas permukaan benda lain (Tipler, 1997).
Besarnya gaya gesek ditentukan oleh dua faktor, yaitu: 1. Kekasaran permukaan benda yang saling bersentuhan
Pada permukaan yang licin besar gaya gesek lebih kecil daripada gaya gesek yang terjadi pada permukaan yang kasar. Dengan demikian menarik atau mendorong benda di atas lantai lebih mudah daripada menarik atau mendorong benda di atas tanah.
2. Berat benda yang bergesekan
Contoh gaya gesekan yang ada di kehidupan sehari-hari dibedakan menjadi dua, yaitu gaya gesekan yang menguntungkan dan gaya gesekan yang merugikan. Gaya gesekan yang merugikan misalnya:
1. Gaya gesekan antara mesin mobil dan kopling yang menimbulkan poros yang berlebihan sehingga mesin mobil cepat rusak
2. Gaya gesekan antara mobil dan udara dapat menghambat laju mobil 3. Gaya gesekan antara ban dan jalan mengakibatkan ban menjadi tipis Selanjutnya gaya gesek yang menguntungkan misalnya:
1. Gaya gesekan pada rem dapat memperlambat laju kendaraan
2. Gaya gesekan antara ban yang dibuat bergerigi dengan permukaan jalan sehingga kendaraan tidak selip
BAB 3. METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah: 1. Satu set bidang miring digunakan untuk menentukan koefisien gesek 2. Neraca digunakan untuk menimbang beban balok kayu
3. Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu 4. Mistar untuk mengukur panjang benda
5. Beban balok kayu dan landasan kayu serta kaca untuk diukur koefisien geseknya
3.2 Desain Percobaan
Desain percobaan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1 : Pengukuran koefisien gesek statis balok pada permukaan bidang miring
Gambar 3.2 : Pengukuran koefisien gesek kinetis balok pada permukaan bidang miring
(Sumber: Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, 2015)
3.2 Langkah Kerja
Adapun langkah kerja yang dilakukan pada praktikum kali ini, yaitu: 3.3.1 Menentukan koefisien gesek statis
1. Bahan yang akan ditentukan koefisien geseknya ditimbang dan dicatat massanya
2. Bahan diletakkan diatas bidang miring berlandasan kayu dengan kemiringan awal 0`
3. Secara perlahan-lahan sudut kemiringan bidang miring diperbesar hingga bahan tepat meluncur turun
4. Dihitung sudut yang dibentuk bidang miring dengan horizontal
5. Langkah 2 dan 4 dilakukan kembali hingga memperoleh 5 data pengamatan untuk masa pertama
6. Bahan diatasnya ditambahkan bahan yang telah diketahui massanya kemudian diulangi langkah 2 sampai 5 untuk 3 kali pengulangan dengan penambahan bahan
7. Langkah 1 sampai 6 diulangi untuk beban landasan yang berbeda
3.3.2 Menentukan koefisien gesek kinetis 1. Timbang beban 1 (Gambar 3.2)
3. Benda 1 diletakkan pada posisi tertentu (sesuai petunjuk asisten), catat 2 titik acuan pada landasan, titik awal benda 1 dan titik lain pada jarak tertertu
4. Beri beban benda 2 (gambar 3.2) sedemikian rupa sehingga sistem bergerak dipercepat
5. Catat waktu yang diperlukan benda 1 untuk bergerak dari titik awal ke titik acuan yang telah ditentukan (pada langkah 3)
6. Timbanglah beban 2, catat massanya
7. Diulangi langkah 1 sampai 6 untuk beban yang berbeda
3.4 Analisis Data
Analisis data yang digunakan dalam praktikum diantaranya, yaitu: 3.4.1 Koefisien Statis
μs1 = tan θ
μ rata-rata = tanθ1+tanθ2+tan5θ3+tanθ4+tanθ5 ∆ μ=√∈¿ ¿ ¿
I = ∆ μμ X100 % K = 100% - I%
1. Ralat Koefisien Gesek Statis μs=tanθ=42
∆ μs=
√
∈(μs−μs rata−rata)2
n(n−1)
I = ∆ μsμs x100 % K = 100% - I%
AP = 1 – log ∆ μsμs =(μs ± ∆ μs)satuan
Hukum I Newton μs=tanθ
Hukum II Newton
μk=¿ ag¿−1¿−tanθ
Jika sudut θ=0°maka persamaannya menjadi μk=¿
Keterangan : μk= koefisien gesek kinetis a = kecepatan sistem
g = percepatan gravitasi bumi m1 = massa benda 1
m2 = massa benda 2
3. Ralat koefissien gesek kinetis μk=¿ ag¿−1¿−tanθ
∆ μ=
√
∈(μk−μk rata−rata)2
n(n−1)
I = ∆ μkμk x100 % K= 100% - I%
AP = 1 – log ∆ μkμk =(μk ± ∆ μk) satuan
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang di dapat dari praktikum yang telah dilakukan diantaranya: 1. Menetukan koefisien gesek statis (μk¿pada permukaan kasar
No Massa (gr) x° μs¿ μs ∆ μs I K AP
2. Menentukam koefisien gesek statis (μs¿pada permukaan licin
9 210 gr 32° 0,64 0,78 0,07 1% 92% 2
5. Menentukan koefisien gesek kinetik pada θ=15° (kasar)
1 200 15° 0,57 0,5 0,02 4% 96% 2
6. Menentukan koefisien gesek kinetik pada θ=15° (licin)
No Massa (gr) θ ° μk¿ ´μ ∆ μk I K AP
7. Menentukan koefisien gesek kinetik pada θ=30° (kasar)
No Massa (gr) θ ° μk¿ ´μ ∆ μk I K AP
8. Menentukan koefisien gesek kinetik pada θ=30° (licin)
7 300 30° 1,83 3,53 0,69 19% 81% 2
8 300 30° 6,07 3,53 1,02 28% 72% 2
9 300 30° 2,74 3,53 0,31 8% 92% 2
