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