Laporan Praktikum Gaya Gesek

www.WaniPerih.com

Laporan Praktikum Gaya Gesek

PERHITUNGAN KOEFISIEN GESEK STATIK DAN KINETIK DENGAN BERBAGAI VARIASI MASSA

I. Latar belakang
          Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan dimana sebuah benda diam atau meluncur pada suatu permukaan yang memberikan gaya-gaya kepadanya. Setiap kali dua benda berinteraksi akibat kontak langsung(sentuhan) dari permukaan-permukaan maka gaya-gaya interaksinya disebut gaya kontak. Gaya gesekan juga selalu terjadi antara permukaan benda padat yang bersentuhan, sekalipun benda tersebut sangat licin. Pada permukaan benda yang sangat licin akan terlihat kasar dalam skala mikroskopis. Ketika sebuah benda bergerak, misalnya ketika sebuah buku didorong diatas permukaan meja, gerakan buku tersebut mengalami hambatan dan akhirnya akan berhenti, karena terjadi sebuah gesekan antara permukaan buku dengan permukaan meja serta gesekan antara permukaan buku dengan udara. Dalam hal ini, jika permukaan suatu benda bergesekan dengan permukaan benda lain, masing-masing benda akan melakukan gaya gesek antara satu dengan yang lain.
          Dalam pembahasan mengenai Hukum Newton kita akan sellau berhubungan dengan gaya gesekan. Secara umum, gaya didefinisikan sebagai sesuatu yang dapat mengubah keadaan gerak suatu benda. Suatu benda dapat bergerak karena mendapat gaya. Gaya juga dapat mempercepat atau memperlambat gerak benda. Selain itu, gaya juga dapat dikatakan sebagai tarikan atau dorongan. Dalam bahasa sehari-hari gaya sering diartikan sebagai dorongan atau tarikan, terutama yang dilakukan oleh otot-otot kita(Halliday,1991).
          Memahami akan pentingnya gaya gesek merupakah hal yang penting dalam kehidupan manusia. Sehingga kita perlu mengetahui peran penting dan besarnya dalam kehidupan melalui praktikum kali ini, yaitu penentukan koefisien gesek bahan. Membahas mengenai tujuan dalam praktikum ini yaitu menentukan koefisien gesek statis(μ_s) dan koefisien gaya kinetis(μ_k) pada benda. Kehidupan kita sehari-hari tidak terlepas dari bantuan gaya gesekan, walaupun terkadang kita tidak menyadarinya. Akibat dari pentingnya pengetahuan untuk memahami tentang gaya gesek dalam kehidupan sehari-hari maka dilakukan percobaan ini.


II. Tujuan Percobaan
2.1 Untuk dapat memahami gaya gesek statik dan kinetik
2.2 Untuk dapat mengukur koefisien gaya gesek statik dan kinetik benda


III. Dasar Teori
          Permukaan sebuah benda meluncur diatas permukaan benda lain masing-masing benda akan saling melakukan gaya gesekan, sejajar dengan permukaan. Gaya gesekan terhadap tiap benda berlawanan arahnya dengan arah geraknya relatif terhadap benda "lawan"nya. Jadi jika sebuah balok meluncur dari kiri ke kanan diatas sebuah permukaan meja, suatu gaya gesek ke kiri akan bekerja terhadap meja. Gaya gesekan juga ada bekerja dalam keadaan tidak terjadi gerak relatif. Suatu gaya horizontal terhadap sebuah peti berat yang terletak di lantai mungkin saja tidak cukup besar untuk menggerakkan peti itu, karena gaya tersebut terimbangi oleh suatu gaya gesekean yang besarnya sama dan berlawanan arah yang dikerjakan oleh lantai terhadap peti(Young,1998).
          Terdapat 2 jenis gaya gerak gesek, antar 2 benda yang padat saling tegak lurus yaitu gaya gesek statis dan kinetis yang dibedakan antara titik-titik sentuhan antara kedua permukaannya yang tetap atau saling berganti(Giancoli,2001).
          Gaya gesek yang terjadi jika permukaan benda yang bersentuhan, ketika benda belum bergerak disebut gaya gesek statis(f_s). Gaya gesek statis maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Ketika benda telah bergerak, gaya gesek yang terjadi antara 2 benda tersebut berkurang. Gaya gesek yang bekerja pada saat benda bergerak adalah gaya gesek kinetik(f_k). Ketika sebuah benda bergerak pada permukaan benda lain. Gaya gesek yang bekerja berlawanan arah terhadap gerak benda. Hasil eksperimen menunjukkan benda yang kering tanpa pelumas, besar gaya geseknya sebanding dengan gaya normal(Halliday,2001).
          Besarnya gaya gesek kinetis biasanya meningkat, ketika gaya normalnya meningkat, biasanya gaya gesekan kinetik f_k sebanding dengan besarnya dari gaya normalnya : 

f_k = μ_k.N ..........(1)

dimana untuk μ_k merupakan konstanta koefisien gesek kinetik. Permukaan yang licin akan mempunyai koefisien gesek kinetik lebih kecil. Sedangkan besar gaya gesek statis(f_s) adalah : 

f_s = μ_s.N ..........(2)

dimana untuk μ_s adalah koefisien gesek statis. Dalam situasi tertentuk gaya gesekan statis aktual dapat mempunyai besar berapapun antara nol dan nilai maksimumnya yang diberika oleh μ_s.N dalam lambang f_s = μ_s.N(Alonso,1944).
          Gaya gesekan adlaah gaya yang timbul akibat persentuhan langsung antara dua permukaan benda yang berlawanan arah terhadap kecenderungan arah gerak benda. Jika sebuah balok yang beratnya W diletakkan pada bidang datar dan pada balok tidak bekerja gaya luas, maka besarnya gaya normal(N) sama dengan besar berat(W). Sesuai persamaan :

N=W ..........(3)

Gaya normal adalah gaya yang ditimbulkan oleh alas bidang dimana benda ditempatkan dan tegak lurus terhadap bidang itu :

N = m.g.cos.θ ..........(4)

sesuai persamaan diatas jika sebuah benda dengan massanya m, benda pada bidang miring yang lain dengan sudut kemiringan θ, maka besarnya gaya normal(N) sama dengan m.g.cos.θ(Zaelani,2006).

IV. Metodologi Percobaan

4.1 Alat dan Bahan
a. Papan sistem mekanik berfungsi sebagai bidang permukaan yang akan bergesekan dengan balok (1 buah)
b. Bidang miring sebagai bidang permukaan yang akan dengan balok dengan posisi miring (1 buah)
c. Balok sebagai beban M yang akan bergesekan dengan bidang (1 buah)
d. Aluminium foil berfungsi untuk melapisi balok (secukupnya)
e. Tali penggantung berfungsi untuk menghubungkan tempat gantung beban dengan balok kayu (1 buah)
f. Massa benda yang akan digantungkan berfungsi untuk memberi beban terhadap balok (5 balok)
g. Katrol berfungsi untuk meletakkan tali penggantung yang dihubungkan dengan balok kayu (1 buah)
h. Neraca berfungsi untuk mengukur massa beban (1 buah)
i. Penggaris berfungsi untuk mengukur panjang lintasan (1 buah)
j. Stopwatch digital berfungsi untuk menentukan waktu tempuh balok hingga berhenti (1 buah)


4.2 Gambar Alat
-


4.3 Langkah Kerja

          4.3.1 Gerak Horizontal

          4.3.2 Gerak diatas bidang miring

4.4 Metode Grafik

          4.4.1 Grafik 1

          4.4.2 Grafik 2

V. Data dan Analisa

5.1 Data Percobaan

5.2 Analisa Data
          Pada percobaan ini menggunakan prinsip percobaan yang mengacu pada Hukum Newton II yang menyatakan bahwa resultan gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan massa dan percepatan benda. Pada percobaan ini menggunakan 2 bidang yang berbeda yaitu gerak benda pada bidang horizontal dan bidang miring. Bidang horizontal dimanfaatkan untuk mencari koefisien gaya gesek kinetik sedangkan bidang miring untuk mencari koefisien gaya gesek statik.

          Dalam perobaan ini untuk mencari koefisien gesek kinetik digunakan balok yang diletakkan pada bidang horizontal yang tersambung dengan beban yang lain melalui katrol, skema peralatan percobaan ini dapat dilihat pada gambar 1. Dalam hal ini massa tali dan katrol diabaikan, serta momen inersia katrol juga diabaikan. Koefisien gesek kinetik pada bidang horizontal ini diselesesaikan dengan metode grafik, dengan persamaan :

..........(5)

Bentuk dari grafik gerak benda pada bidang horizontal dapat dilihat dibawah : 

dari grafik data percobaan diatas dapat dilihat bahwa grafik memotong sumbu y, nilai perpotongan dengan sumbu y tersebut adalah nilai gravitasi. Nilai gravitasi yang diperoleh adalah sebesar g = 1,62 m/s². Hasil ini jauh berbeda dari nilai gravitasi pada umumnya yaitu sebesar g = 9,8 m/s². Hal ini terjadi karena kesalahan-kesalahan yang dilakukan selama percobaan, perhitungan, membuat grafik, dan lain-lain. Dari nilai gravtiasi yang didapat ini kita dapat menentukan koefisien gesek kinetik dengan memasukkan nilai m dan g pada persamaan garis grafik 1. Didapat koefisien gaya gesek kinetiknya sebesar μ_k = 0,855.

          Pada percobaan berikutnya adalah gerak benda pada bidang miring untuk menentukan koefisien gesek statik pada benda. Pada balok pertama yang dilapisi aluminium foil benda tersebut digerakkan dari keadaan diam pada bidang miring melalui tongkat kayu yang berada dibawah bidang miring tersebut. Tujuannya adalah agar kita dapat melihat benda itu mulai bergerak sebab saat itu juga gaya gesekan statik mencapai nilai maksimum. Setelah dicatat sudut-sudut, panjang lintasan, dan tinggi benda tersebut ketika mulai bergerak, lalu data tersebut digunakan untuk membuat grafik, sesuai dengan persamaan garis grafik 2. Setelah didapatkan data-datanya lalu balok pertama ditambah dengan massa beban b yang bernilai 64,5.10^-3 kg. Kemudian kembali dihitung sudut-sudut, panjang lintasan dan tinggi benda tersebut ketika mulai bergerak. Berikut ini adalah gambar 2 grafik massa benda A(M_A) dan massa benda A ditambah massa benda b(M_A+Mb) :

dari data grafik 2 dan 3 didapatkan nilai koefisien gesek statik sebesar µ_s = 0,714 dan µ_s = 0,578. Dari perhitungan µ_s dapat diketahui bahwa massa benda mempengaruhi koefisien gerak statisnya. Pada nilai koefisien gesek static pada benda M_A terlihat bahwa nilainya jauh lebih besar daripada bendan M_A+m_b. Maka dari itu benda yang lebih berat massanya cenderung lebih kecil koefisien gesek statiknya karena dalam hal ini(pada bidang miring) benda lebih mudah bergerak(gaya gesek statiknya kecil). Tetapi setelah gerakan ada benda terjadi, gaya gesekan statik tidak lagi dapat digunakan untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek kinetik.

          Dalam percobaan gaya gesek ini diketahui konsep-konsep tentang kinerja dari gaya gesek statik maupun kinetik yang dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya saat ketika kita terpleset saat menginjakkan kaki pada sesuatu yang licin itu karena tidak ada gaya gesek yang bekerja. Tanpa gaya gesek kita tidak akan bisa berjalan karena terdapat gaya gesek antara permukaan sandal atau sepatu dengan permukaan tanah. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat tercipta parasut dan masih banyak lagi penerapan-penerapan gaya gesek dalam kehidupan sehari-hari.

VI. Kesimpulan

6.1 Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan, benda-benda yang dimaksud disini tidak harus berbentuk pada tetapi dapat pula berbentu cair ataupun gas. Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua buah benda yang padat saling bergerak lurus, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Gaya gesek statis bekerja pada benda diam hingga tepat akan bergerak sehingga besarnya berubah hingga mencapai nilai maksimum yang diperlukan untuk menggerakkan benda. Gaya gesek kinetis merupakan gaya gesek yang bekerja pada benda yang bergerak

6.2 Dalam percobaan kali ini didapatkan koefisien gesek kinetik, koefisien gesek statis. Perhitungan yang akurat dan ketelitian yang tinggilah yang dapat mengurangi nilai ketidakpastian, karena angka-angka ini masih jauh berbeda dari literatur. Berikut ini adalah nilainya : 
a. Nilai dari koefisien gesek kinetik : µ_k = 0,855

b. Nilai dari koefisien gesek statik : µ_s = 0,714

c. Nilai dari koefisien gesek statik : µ_s = 0,578

VII. Daftar Pustaka

Alonso,Marcello, dan Fien Edward J.1994. Dasar-dasar Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga.
Giancoli, Douglas C.2001. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Halliday, dkk.2001. Fisika Dasar Edisi 7 Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Halliday Resnick, Walker.1991. Dasar-dasar Fisika Jilid 1. Tanggerang : Binapura Aksara.
Young, Hugh D. 1998. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga.
Zaelani, Ahmad.2006. 1700 Bank Soal Bimbingan Belajar itu Berbeda Apa Tidak. Bandung : Yrama Widya.


VIII. Bagian Pengesahan
-


IX. Lampiran

Bagikan Artikel ini