1

Lenia Wati

Bidang Miring

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-sari kita sering melakukan kegiatan yang sulit

jika kita tidak menggunakan bidang miring. Bidang miring berguna untuk

membantu memindahkan benda-benda yang terlalu berat. Contohnya Tangga

merupakan salah satu jenis bidang miring. Jika memanjat pohon secara langsung,

beban tubuh kita akan tertumpu pada tangan dan kaki. Namun, bila memakai

tangga, beban tubuh akan ditahan oleh anak tangga yang kita injak. Itulah

sebabnya seolah-olah pekerjaan kita terasa lebih ringan. Sebenarnya, pekerjaan

kita tetap, tetapi diperingan oleh alat. Jadi, dengan menggunakan bidang miring

kita dapat menghemat tenaga. Prinsip yang sama juga diterapkan pada tangga

bangunan bertingkat. Benda-benda tajam seperti pisau, kapak, pahat, dan paku

menggunakan prinsip kerja bidang miring. Bagian yang tajam dari alat-alat

tersebut merupakan bidang miring.Bidang miring memiliki keuntungan, yaitu kita

dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggidengan gaya yang lebih

kecil.Keuntungan bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring

dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan

atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan.Namun demikian, baidang

miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh untuk memindah-

kan benda menjadi lebih jauh. Oleh karena itu dalam praktikum fisika ini kita

akan melakukan percobaan tentang bidang miring.

2

1.2 Tujuan Praktikum

1. Mempelajari konsep bidang miring

2. Menentukan sudut dan kecepatan suatu bidang miring

3. Mempelajari gaya yang ada dalam suatu bidang miring

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Bidang Miring

Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut,

yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang

miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif

lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, dari pada jika beban itu diangkat

vertikal. Dalam istilah teknik sipil, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering

disebut dengan gradien. Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang

umum dikenal (Wikipedia, 2011).

Bidang Miring

2.2 Pengaruh Gaya Gesek Terhadap Bidang Miring

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 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 porosyang

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.

4

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

5

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.

Gaya Gesek Statis dan Kinetis :

F statis = Ms . N

F kinetis = Mk . N

Keterangan :

Fs = Gaya Gesek Statis

Fk = Gaya Gesek Kinetis

Ms = Koefisien statis

Mk = Koefisien Kinetis

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

6

2.3 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 mempunyaikelembaman.

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.

7

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksananan

Praktikum tentang bidang miring dilaksanakan pada :

Hari/Tanggal : Senin,24 Desember 2012

Waktu : 13.20-15.00 WIB

Tempat :Laboratorium Fisika Tadris Biologi Program Studi

Biologi Fakultas Tarbiyah Institut Agama Islam Negeri

Raden Fatah Palembang.

3.2 Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah:

1. bidang miring

2. mobil mainan

3. penyangga

4. penggaris

5. busur

6. stopwatch

3.3 Prosedur Kerja

1. Baca bismilah sebelum praktikum dimulai

2. Siapkan peralatan yang akan digunakan

3. bentuklah sudut 100,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0

4. luncurkan mobil-mobilan pada mistar yang sudah membentuk sudut

yang telah ditentukan

8

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Untuk sudut <10o

No T t2

1 0,8 s 0,64 s

2 0,6 s 0,36 s

3 0,6 s 0,36 s

4 0,6 s 0,36 s

5 0,6 s 0,36 s

6 0,6 s 0,36 s

7 0,6 s 0,36 s

8 0,6 s 0,36 s

9 0,6 s 0,36 s

10 0,6 s 0,36 s

∑t = 6,2 s ∑t2 = 3,88 s

V= 𝑠

𝑡=

0,5

6,2= 0,08 m/s

𝑡 = ∑𝑡

𝑁=

6,2

10= 0,62 s ∆t =

∑𝑡2−𝑁𝑡2

𝑁(𝑁−1)

= 3,88 − 10 . 0,622

10(10−1)

= 3,88−3,844

90

= 0,036

90 = 0,0004 = 0,02 s

9

Untuk sudut <20o

No T t2

1 0,4 s 0,16 s

2 0,6 s 0,36 s

3 0,6 s 0,36 s

4 0,4 s 0,16 s

5 0,4 s 0,16 s

6 0,4 s 0,16 s

7 0,4 s 0,16 s

8 0,4 s 0,16 s

9 0,4 s 0,16 s

10 0,4 s 0,16 s

∑t = 4,4 s ∑t2 = 2 s

V= 𝑠

𝑡=

0,5

4,4= 0,11 m/s

𝑡 = ∑𝑡

𝑁=

4,4

10= 0,44 s ∆t = ∑𝑡2−𝑁𝑡2

𝑁(𝑁−1)

= 2 − 10 . 0,442

10(10−1)

= 2−1,936

90

= 0,064

90 = 0,0007=0,026 s

10

Untuk sudut <30o

No T t2

1 0,4 s 0,16 s

2 0,4 s 0,16 s

3 0,4 s 0,16 s

4 0,4 s 0,16 s

5 0,4 s 0,16 s

6 0,4 s 0,16 s

7 0,4 s 0,16 s

8 0,6 s 0,36 s

9 0,6 s 0,36 s

10 0,4 s 0,16 s

∑t = 4,4 s ∑t2 = 2 s

V= 𝑠

𝑡=

0,5

4,4= 0,11 m/s

𝑡 = ∑𝑡

𝑁=

4,4

10= 0,44 s ∆t =

∑𝑡2−𝑁𝑡2

𝑁(𝑁−1)

= 2 − 10 . 0,442

10(10−1)

= 2−1,936

90

= 0,064

90 = 0,0007=0,026 s

11

Untuk sudut <40o

No T t2

1 0,4 s 0,16 s

2 0,2 s 0,4 s

3 0,4 s 0,16 s

4 0,2 s 0,4 s

5 0,4 s 0,16 s

6 0,2 s 0,4 s

7 0,2 s 0,4 s

8 0,4 s 0,16 s

9 0,4 s 0,16 s

10 0,2 s 0,4 s

∑t = 3 s ∑t2 = 2,8 s

V= 𝑠

𝑡=

0,5

3= 0,17 m/s

𝑡 = ∑𝑡

𝑁=

3

10= 0,3 s ∆t = ∑𝑡2−𝑁𝑡2

𝑁(𝑁−1)

= 2,8 − 10 . 0,32

10(10−1)

= 2,8−0,9

90

= 2,52

90 = 0,028=0,17 s

12

Untuk sudut <50o

No T t2

1 0,4 s 0,16 s

2 0,2 s 0,4 s

3 0,2 s 0,4 s

4 0,2 s 0,4 s

5 0,2 s 0,4 s

6 0,2 s 0,4 s

7 0,2 s 0,4 s

8 0,2 s 0,4 s

9 0,2 s 0,4 s

10 0,2 s 0,4 s

∑t = 2,2 s ∑t2 = 3,76 s

V= 𝑠

𝑡=

0,5

2,2= 0,23 m/s

𝑡 = ∑𝑡

𝑁=

2,2

10= 0,22 s ∆t =

∑𝑡2−𝑁𝑡2

𝑁(𝑁−1)

= 3,76− 10 . 0,222

10(10−1)

= 3,76−0,484

90

= 3,276

90 = 0,0364=0,19

13

Untuk sudut <60o

No T t2

1 0,2 s 0,4 s

2 0,2 s 0,4 s

3 0,2 s 0,4 s

4 0,2 s 0,4 s

5 0,2 s 0,4 s

6 0,2 s 0,4 s

7 0,2 s 0,4 s

8 0,2 s 0,4 s

9 0,2 s 0,4 s

10 0,2 s 0,4 s

∑t = 2 s ∑t2 = 4 s

V= 𝑠

𝑡=

0,5

2= 0,25 m/s

𝑡 = ∑𝑡

𝑁=

2

10= 0,2 s ∆t =

∑𝑡2−𝑁𝑡2

𝑁(𝑁−1)

= 4− 10 . 0,22

10(10−1)

= 4−0,4

90

= 3,6

90 = 0,04=0,2

14

4.2 Pembahasan

Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut,

yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang

miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif

lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, dari pada jika beban itu diangkat

vertikal. Dalam istilah teknik sipil, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering

disebut dengan gradien. Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang

umum dikenal. Pengaruh sudut terhadap kecepatan yaitu semakin besar sudut

yang digunakan semakin cepat juga kecepatan suatu benda itu.

Ini terjadi karena hubungan v berbanding lurus dengan sin θ, sehingga semakin

besar sudut (<90°) bidang miring terhadap lantai, maka kecepatan luncur benda

pada bidang miring akan semakin besar.Penurunan Rumus:

𝐹 = 𝑚. 𝑎

𝑤 sin 𝜃 = 𝑚. 𝑎

𝑚. 𝑔. sin 𝜃 = 𝑚.𝑣

𝑡

𝑣 = 𝑔. sin 𝜃. 𝑡

Ternyata v berbanding lurus dengan sin θ.

Ini bisa dilihat dalam percobaan yang dilakukan ternyata waktu yang

paling lambat adalah percobaan dengan sudut kemiringan 10°, kemudian

20°,30°,40°50° dan waktu yang paling singkat adalah pecobaan dengan sudut

kemiringan 60°.

Walaupun ketelitian relatif dari percobaan tersebut mendekati 100% tetapi

masih terdapat beberapa kesalahan. Kesalahan itu tentu dapat disebabkan oleh

beberapa faktor. Diantaranya ketika membaca suhu pada stopwacth, mungkin

mata pengamat tidak benar-benar berkosentrasi dengan posisi benda miiring,

mungkin juga kesalahan dalam pengukuran sudutnya. Selain itu pratikan kuang

teliti dalam menghitung data-data yang didapatkan.

15

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut,

yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Dalam bidang

miring ternyata semakin kecil sudut kemiringan bidang terhadap lantai, maka

waktu yang dibutuhkan oleh benda saat dilepas hingga benda mencapai ujung

bidang lebih singkat, itu artinya kecepatanya lebih kecil dan sebaliknya semakin

besar sudut kemiringan bidang terhadap lantai, maka waktu yang dibutuhkan oleh

benda saat dilepas hingga benda mencaapi ujung bidang lebih singkat, itu artinya

kecepatanya lebih besar.

5.2 Saran

Bila ingin mendapatkan hasil yang lebih akurat sebaiknya dilakukan

berulang. Sebelum praktikum, sebaiknya peralatan diperiksa lebih dahulu agar

tidak menggangu saat praktikum dilaksanakan. Selain itu, dibutuhkan ketelitian

pada saat melakukan percobaan karena hal tersebut dapat mempengaruhi

perhitungan dari hasil percobaan. Dalam proses perhitungan dibutuhkan pula

pemahaman mengenai materi yang dipraktikan, juga ketelitian mengolah angka.