Senin, 30 April 2012

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1
PERCOBAAN GAYA GESEKAN
Dilaksanakan oleh:
Kelompok F/II/C
1. Sutinah (110331420548)
2. Try Hartiningsih (110331420545)
3. Yessie Sekti P.P (110331420561)
4. Yuli Feritawati (110331420553)
Hari/Tanggal : Rabu/ 14 Maret 2012
Jurusan/ Prodi : Kimia/ Pendidikan Kimia
Dosen : Bapak Mudjihartono
LABORATORIUM FISIKA DASAR
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
Maret 2012
PERCOBAAN GAYA GESEKAN
A. TUJUAN
1. Dalam menentukan koefisien gaya gesekan kinetik pada bidang datar, mahasiswa diharapkan mampu :
a. Menerapkan metode grafik
b. Menyesuaikan antara persamaan pada grafik garis lurus dengan persamaan modifikasi yang tersedia
c. Mampu mengembangkan pola pikir bahwa pada kasus ini, yang dipelajari adalah hubungan antara massa beban terhadap waktu.
2. Dalam menentukan koefisien gaya gesekan kinetik pada bidang miring, mahasiswa diharapkan mampu :
a. Menerapkan metode grafik
b. Menentukan sendiri persamaan untuk sumbu Y dan persamaan untuk sumbu X
c. Menyesuaikan antara persamaan pada grafik garis lurus dengan persamaan modifikasi yang tersedia
d. Mampu mengembangkan pola pikir bahwa pada kasus ini yang dipelajari dalah hubungan antara sudut kemiringan bidang terhadap waktu.
3. Terampil menggunakan alat-alat dan merangkai alat-alat yang tersedia sehingga menghasilkan data yang benar.
B. DASAR TEORI
Jika sebuah balok bermassa m ditembakkan dengan kecepatan awal vo sepanjang meja horisontal yang panjang, lama kelamaan balok akan berhenti. Hal ini berarti bahwa dalam gerakannya, balok mengalami percepatan rata-rata ̅ yang berlawanan arah dengan arah geraknya. Jika suatu benda dipercepat, pada geraknya selalu dikaitkan gaya uang didefinisikan melalui hukum Newton yang kedua. Dalam hal ini dikatakan bahwa meja
mengalami gaya gesekan (friction) pada balok yang meluncur, yang harga rata-ratanya adalah m ̅.
Sebenarnya jika permukaan suatu benda bergesekan dengan permukaan benda lain maka masing-masing benda akan melakukan gaya gesekan satu terhadap yang lain. Gaya gesekan pada masing-masing benda berlawanan arah dengan gerak relatifnya terhadap benda lain. Gaya gesekan secara otomatis melawan arah gerak, tidak pernah ia menyokongnya. Sekalipun tidak ada gaya untuk gerak relatifnya, tetapi tidak menutup kemungkinan adanya gaya gesekan antar permukaan.
Gaya gesekan antara dua permukaan yang saling diam satu terhadap yang lain disebut gaya gesekan statik (static fiction). Gaya gesekan statik yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Sekali gerak telah dimulai, gaya gesekan antara kedua permukaan biasanya berkurang sehingga diperlukan gaya yang lebih kecil untuk menjaga agar benda bergerak seragam. Gaya yang bekerja antara dua permukaan yang saling bergerak relatif disebut gaya gesekan kinetik (kinetic fiction).
1. Gaya Gesekan Statik (Static Friction)
Gaya gesekan statik maksimum antara dua permukaan kering tanpa pelumas memenuhi dua hukum empiris berikut:
a. Gaya tersebut dapat diakatakan tidak bergantung kepada luas daerah kontak dalam batas yang cukup lebar.
b. Besarnya sebanding denagn gaya normal. Gaya normal akdang-kadang disebut juga gaya pembeban (loading forch) adalah gaya yang dilakukan oleh benda yang satu pada benda yang lainnya dalam arah tegak lurus kepada bidang anatar muka keduanya. Gaya ini muncul akibat dari perubahan bentuk (deformasi) elastik benda-benda yang bersinggungan karena apada kenyataannya benda tidak pernah tegar sempurna. Untuk benda yang diam atau meluncur diatas meja horisontal, gaya normalnya sama dengan berat benda.
Perbandingan antara besar gaya gesekan statik maksimum dengan besar gaya normal disebut koefisien gesekan statik antar kedua permukaan. Jika menyatakan besar gaya gesek statik, maka dapat dituliskan :
Dengan adalah koefisien gesekan statik dan N adalah besar gaya normal. Tanda sama dengan berlaku jika mencapai harga maksimum.
2. Gaya Gesekan Kinetik (Kinetic Friction)
Gaya gesekan kinetik antara dua permukaan kering tanpa pelumas memenuhi juga kedua hukum yang sama seperti hukum pada gesekan statik yaitu :
a. Gaya tersebut dapat diakatakan tidak bergantung kepada luas daerah kontak dalam batas yang cukup lebar.
b. Besarnya sebnading dengan gaya normal. Gaya gesekan kinetik juga dapat dikatakan tidak bergantung kepada laju relatif permukaan yang satu dengan yang lain.
Perbandingan antara besar gaya gesekan kinetik dengan gaya normal disebut koefisien gesekan kinetik. Jika menyatakan besra gaya gesekan kinetik, maka :
Dengan adalah koefisien gesekan kinetik.
Baik maupun adalah konstanta tak berdimensi, kedua-duanya merupakan perbandingan (besar) dua buah gaya. Biasanya untuk pemasangan permukaan tertentu, harga yang sesungguhnya bergantung kepada sifat kedua permukaan yang bersentuhan. Baik dapat berharga lebih dari satu, walaupun biasanya harganya kurang dari satu.
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
Walaupun sampai saat ini efek dari gaya gesekan masih diabaikan, gesekan sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Jika dibiarkan bekerja sendiri, maka setiap batang yang berputar akhirnya akan berhenti. Kira-kira 20% dari daya mesin mobil digunakan untuk melawan gaya gesekan. Gesekan dapat menimbulkan keausan dan kemacetan pada bagian-bagian yang bergerak. Sebaliknya tanpa gesekan manusia tidak akan bisa berjalan, tidak akan dapat memegang sesuatu.
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.
C. ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :
1. Set luncur
2. Mika penggaris
3. Tali atau benang
4. Katrol
5. Penyangga papan
6. Mistar atau meteran pita
7. Stopwatch
8. Neraca teknis
9. Beban pemberat
10. Waterpass
D. PROSEDUR EKSPERIMEN DAN SUSUNAN ALAT
1. Prosedur eksperimen pada bidang datar
a. Menimbang massa balok (dengan neraca teknis) dan mencatat hasilnya sebagai m1
b. Memasang papan luncur diatas meja praktikum dan mengusahakan agar papan benar-benar horisontal dengan menggunakan alat pengukur rata benda (waterpass)
c. Meletakkan balok pada papan dengan menggunakan tali. Menghubungkan balok dengan beban pemberat melalui katrol yang terletak di ujung atas papan. Mula-mula memilih massa beban pemberat yang sekecil mungkin tetapi dapat menyebabkan sistem bergerak (dipercepat). Mengukur massa beban pemberat dan mencatatnya sebagai m2.
d. Sebelum terjadi gerakan, menahan terlebih dahulu balok beberapa saat, mengukur jarak (vertikal) beban pemberat ke lantai dan mencatatnya sebagai H. Setelah itu, melepaskan balok dan pada saat yang sama memulai untuk mengaktifkan stopwatch untuk mengukur selang waktu sampai dengan beban pemberat menyentuh lantai dan mencatat selang waktu itu sebagai t.
e. Mengulangi langkah c dan d (sembilan kali) dengan memvariasi massa beban pemberat semakin besar. Mengusahakan H tetap, tetapi t masih dapat diamati.
f. Menhitung Y dan X dan mencatatnya pada lembar jawab pengamatan.
2. Prosedur eksperimen pada bidang miring
a. Menggunakan balok yang sama dengan percobaan pada bidang datar.
b. Menimbang massa beban pemberat yang akan digunakan.
c. Memasang papan diatas meja praktikum, memulai dengan memilih sudut kemiringan θ yang besar. Mengukur panjang papan sebagai p dan jarak ujung atas papan terhadap permukaan meja sebagai h.
d. Mengaitkan tali pada balok dan menghubungkan dengan beban pemberat melalui katrol. Menahan sementara waktu balok itu ada di ujung bawah papan. Mengukur jarak vertikal beban pemberat dengan lantai sebagai H. Kemudian melepaskan balok, mengukur waktu tempu h beban pemberat sampai menyentuh lantai dan mencatatnya sebagai t.
e. Mengulangi langkah c dan d (sepuluh kali) dengan memvariasi sudut kemiringan kearah lebih kecil, nilai H,m1 dan m2 harus tetap.

E. DATA PENGAMATAN
1. Gesekan pada bidang datar
Massa balok : 80 gram ; nst = 10 gram
Panjang papan : 189,5 cm ;
No.
Data Pengukuran
Data Terhitung
Massa Beban (gr)
Jarak Vertikal Beban ke Lantai (cm)
Waktu Tempuh (s)
x
y
1
50
74
2,4
-0,02
0,00076
2
70
74
1,6
-0,014
0,0016
3
90
74
1,2
-0,011
0,0024
4
140
74
1
-0,007
0,003
5
190
74
0,7
-0,005
0,005
6
240
74
0,7
-0,004
0,0051
7
290
74
0,6
-0,0034
0,0063
8
340
74
0,5
-0,0029
0,009
9
390
74
0,4
-0,0026
0,014
2. Gesekan pada bidang miring
Massa balok (m1) =80 gram
Massa beban (m2) = 120 gram
m1+m2 = 200 gram
percepatan gravitasi = 1000 cm/s2
No
Data Pengukuran Sudut (θ)
P = 189,5 cm
Pengukuran Percepatan
Data Terhitung
h (cm)
Sin θ
Cos θ
H (cm)
t (s)
x
y
1
45
0,23
0,97
74
1,2
0,23
102,1
2
43
0,22
0,97
74
1
0,22
92,5
3
40
0,21
0,98
74
0,9
0,21
84,4
4
37
0,19
0,98
74
0,8
0,19
75,05
5
33
0,17
0,98
74
0,8
0,17
73,54
6
30
0,16
0,99
74
0,7
0,16
58,94
7
27
0,14
0,99
74
0,7
0,14
58,94
8
25
0,13
0,99
74
0,6
0,13
36,36
9
22
0,11
0,99
74
0,6
0,11
36,36
10
19
0,1
0,99
74
0,6
0,1
36,36
F. ANALISA DATA
1. Gesekan pada bidang datar
Massa balok = m1=80 gram
Massa beban =m2 √| | | | | |
1)
√| | | | | | √ √
Ralat (1)

2)
√| | | | | | √ √
Ralat (2)

3)
√| | | | | | √ √
Ralat (3)

4)
√| | | | | | √

Ralat (4)

5)
√| | | | | | √ √
Ralat (5)

6)
√| | | | | | √ √
Ralat (6)

7)
√| | | | | | √ √
Ralat (7)

8)
√| | | | | | √ √
Ralat (8)

9)
√| | | | | | √ √
Ralat (9)

2. Gesekan pada Bidang Miring
Massa balok (m1) =80 gram
Massa beban (m2) = 120 gram
m1+m2 = 200 gram
percepatan gravitasi = 1000 cm/s2
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
̅̅̅ Σ Σ
√( ̅̅̅) ( ̅̅̅) ( ̅̅̅) ( ̅̅̅) ( ̅̅̅) ( ̅̅̅) ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ √ √ √
G. PEMBAHASAN
Pada percobaan gaya gesekan ini terdapat hukum tentang gaya gesekan yang dikemukakan oleh Leonardo Da Vinci. Hukum tersebut menyatakan bahwa gaya gesekan yang bekerja jika di antara dua benda bersinggungan adalah sebanding adalah sebanding dengan normal benda. Atinya semakin besar gaya normal benda maka semakin pula gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut. Sebaliknya, semakin kecil gaya normal benda maka semakin kecil pula gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut.
Pada sistem tersebut berlaku: Σ
Percepatan (a) berbanding terbalik dengan jumlah massa balok dan massa beban pemberat (m1+m2). Dalam sistem ini massa balok tetap, sehingga percepatan berbanding terbalik dengan massa beban pemberat. Maka waktu yang dibutuhkan beban pemberat untuk sampai ke lantai (t) juga berbanding terbalik dengan massa beban pemberat. Artinya semakin besar massa beban pemberat maka semakin kecil waktu yang dibutuhkan beban pemberat untuk sampai ke lantai. Sebaliknya, semakin kecil massa beban pemberat maka semakin besar waktu yang dibutuhkan beban pemberat untuk sampai ke lantai.
Berdasarkan sistem tersebut: Σ
Jadi gaya normal dipengaruhi oleh besarnya sudut θ. Semakin besar gaya normal akan semakin kecil θ yang digunakan, dan sebaliknya. Sehingga semakin besar gaya normal, semakin besar gaya gesekan yang terjadi.
Pada percobaan ini diperoleh nolai ralat yang besar karena selama percobaan berlangsung tidak lepas dari melakukan kesalahan-kesalahan yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran.
Kesalahan-kesalahan tersebut antara lain:
1. Pada percobaan gesekan pada bidang datar posisi papan luncur belum benar-benar horizontal, sehingga pada percobaan ini masih dipengaruhi oleh sudut kemiringan.
2. Kurang bersamaan pada saat melepaskan balok dan mengaktifkan sopwacth, serta kurang bersamaan pada saat mematikan stopwatch dengan sampainya beban pemberat ke lantai, sehingga data waktu yang diperoleh kurang tepat.
3. Balok tidak benar-benar bersih sehingga masih ada debu (kotoran) yang mengganggu lajunya balok.
4. Jarak vertikal beban pemberat ke lantai tidak benar-benar tetap.
H. JAWABAN PERTANYAAN
P-01. Salah satu hukum tentang gaya gesekan yang telah dikemukakan oleh Leonardo Da Vinci menyatakan bahwa gaya gesekan yang bekerja di antara dua benda yang bersinggungan sebanding dengan gaya normal. Ketika benda diam: Σ
 Ketika benda tetap akan bergerak (gaya gesekan maksimum)
 Ketika benda bergerak
Keterangan :
: gaya gesekan statis
maks : gaya gesekan statis maksimum
: gaya gesekan kinetis
: koefisien gesekan kinetis
: koefisien gesekan statis
: gaya normal benda
Tetapan pembanding antara gesekan (f) dengan gaya normal (N) disebut koefisien gesek(μ). Koefisien gesek ini ada dua macam, yaitu:
a. Koefisien gesekan statis : bekerja pada saat benda hitam atau tepat akan bergerak.
b. Koefisien gesekan kinetis : bekerja pada saat benda bergerak.
Secara umum: >
P-02. Gaya normal (N) adalah gaya sentuh yang timbul akibat dua benda saling bersinggungan, arahnya selalu tegak lurus bidang sentuh.
Apabila benda tidak bergerak terhadap sumbu y, maka: Σ
Jadi pada bidang datar apabila suatu benda tidak diketahui gaya pada sumbu y atau benda tidak bergerak terhadap sumbu y, maka besar gaya normal yang terjadi pada benda itu adalah sama dengan berat benda tersebut.
Apabila benda tidak bergerak pada sumbu y bidang miring, maka: Σ
Jadi pada bidang miring apabila tidak ada gaya luar yang bekerja pada sumbu y bidang miring, maka besarnya gaya normal (N) sama dengan W cos θ.
P-03.Jika permukaan papan cukup besar, maka persamaannya gaya gesekan balok dengan papan datar dapat dituliskan sebagai berikut:
Dengan:
: gaya gesekan, jika benda diam atau tepat akan bergerak maka gaya gesekan ini adalah gaya gesekan statis. Jika bergerak, maka disebut gaya gesekan kinetis.
μ : koefisien gesekan, merupakan pembanding antara gaya gesek dan gaya normal. Untuk benda diam dan tepat akan bergerak digunakan .
N
N : gaya normal dalam kasus ini besar gaya normal W
P-04. Jika sistem balok dan beban dalam keadaan diam maka nilai berat meban (mg) lebih kecil dari gaya gesekan (mg
P-05. Syarat beban agar sistem mengalami percepatan (a) adalah berat benda harus lebih besar daripada gaya gesekan (mg>fk).
P-06. Dalam keadaan sistem dipercepat, dapat diperoleh persamaan gerak berdasrkan Hukum II Newton pada masing-masing balok dan beban sebagai berikut Σ
P-08. Berdasarkan model eksperimen persamaan (3) dengan analisis data metode kuadrat terkecil, dapat diperkirakan :
a. Besaran-besaran ysng harus diukur dalam percobaan ini adalah massa (berupa massa balok dan massa beban), panjang (berupa jarak vertikal beban ke lantai) dan waktu (waktu yang dibutuhkan benda untuk jatuh sampai ke tanah).
b. Besaran yang nilainya harus divariasi adalah massa beban , sedangkan besaran yang harus dikontrol (tidak variasi) adalah vertikal beban ke lantai(H).
P-09. Persamaan koefisien kemiringan garis lurus (b) dan persamaan (4) berdasrkan metode kuadrat terkecil serta ralat mutlaknya (sb) dibahas dalam analisa data.
P-10.
Jika maka dapat dituliskan persamaan gerak sistem sebagai berikut: Σ
Sedangkan percepatan benda (a) diperoleh dari:
;
, pada sistem ini
Persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut:
P-11. Persamaan di atas dapat diturunkan sebagai model eksperimen berikut:
 Persamaan di atas identik dengan persamaan garis lurus ( y = a+bx)
P-12. Berdasarkan model eksperimen di atas, maka dengan menggunakan analisis data metode kuadrat terkecil dapat diperkirakan :
a. Besaran yang harus diukur adalah massa (balok dan beban) , panjang (meliputi jarak vertikal beban ke lantai dan tinggi serta panjang bidang miring), waktu (yang dibutuhkan beban jatuh sampai penyentuh lantai) dan sudut kemiringan (θ) bidang miring.
b. Besaran yang nilainya harus divariasi adalah sudut kemiringan (θ) sedangkan besaran yang harus dikendalikan adalah massa balok, massa beban, jarak vertikal beban ke lantai.
P-13. Persamaan koefisien kemiringan garis lurus (θ) dan persamaan (4) berdasarkan metode kuadrat terkecil serta ralat mutlaknya dibahas dalam analisis data.
I. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
 Gaya gesek pada bidang datar dapat ditentukan dengan persamaan : fg=μ.N
Dengan :
fg = gaya gesekan , jika benda diam atau tepat akan bergerak , maka gaya gesekan ini adalah gaya gesekan statis.
μ = koefisien gesekan, merupakan perbandingan antara gaya gesekan dengan gaya normal
N = gaya normal, karena benda berada pada bidang datar, maka besar gaya normal sama dengan W(berat benda)
 Gaya normal (N) mempunyai nilai yang berbeda pada:
Bidang datar
ΣF = 0
N-W=0
N=W
Bidang miring
ΣF = 0
N-W cos α = 0
N= W cos α = m.g.cos α
2. Saran
Sebelum melakukan percobaan sebaiknya membersihkan debu yang melekat pada papan luncur
J. DAFTAR PUSTAKA
Tim fisika dasar. 2012. Modul Praktikum Fisika Untuk Kimia. Malang : Universitas Negeri Malang.
Halliday, David. 1998. Fisika. Jakarta: Erlangga.
Yoedono. 1991. Pedoman Praktikum Fisika Universitas. Bandung: Armico.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar