LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA UMUM GESEKAN STATIS DAN GESEKAN KINETIS Tanggal Pengumpulan
: 11 Oktober 2017
Tanggal Praktikum
: 6 Oktober 2017
Waktu Praktikum
: 15.30 – 15.30 – 17.10 17.10 WIB
Nama
: Diah Eka Pratiwi
NIM
: 11170161000043 11170161000043
Nama Anggota
: 1. Bella Oktavia Wijayanti (11170161000066) (11170161000066)
Kelompok/Kloter
: 2 (Dua)/ 2 (dua)
Kelas
: 1B Pendidikan Biologi
LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017
gaya gesek statis dan gesek kinetis
A. Tujuan Praktikum 1. Mahasiswa mampu memahami tentang Hukum-Hukum Newton, terutama Hukum Newton I dan Hukum Newton II. 2. Mahasiswa mampu menentukan koefisien gesek statis dan koefisien gesek kinetis. 3. Mahasiswa mampu mengaitkan hubungan antara licin atau kasarnya permukaan dengan koefisien gesek statis dan kinetis.
B. Dasar Teori Gaya adalah suatu pengaruh pada benda yang dapat mengubah kecepatan benda. Definisi gaya ini sesuai dengan intuisi kita tentang gaya sebagai suatu dorongan atau tarikan [Tipler, 1998: 91]. Bila gaya dikerahkan pada sebuah benda dan benda tersebut mengalami kontak dengan benda lain, maka gaya tersebut disebut gaya kontak ( contact force). force). Gaya diperlukan untuk membuat benda yang diam menjadi bergerak. Gaya juga diperlukan untuk mempercepat benda yang sedang bergerak. bergerak. Bila benda yang sedang bergerak dikerahkan gaya yang berlawanan arah, maka gaya tersebut dapat memperlambat dan mengubah arah gerak benda. Maka dari itu, gaya memiliki arah [Giancoli, 2014:93]. Menurut Halliday dan Resick dalam bukunya yang berjudul Fisika Jilid 1, pada halaman 111, jika beberapa gaya ga ya bekerja pada sebuah benda, masing-masing masing- masing dari gaya itu akan menimbulkan percepatan sendiri secara terpisah. Percepatan yang dialami benda adalah jumlah vektor dari berbagai percepatan yang terpisah itu. Misalnya, sebuah benda memiliki gaya normal dan gaya gesek. Karena gaya gesek bekerja berlawanan arah terhadap gaya normal, maka jumlah vector tersebut dapat dituliskan F N – F Ffr [Halliday dan Resnick, 1991: 111]. Hukum Newton I menyatakan bahwa benda diam akan tetap diam bila tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda itu dan benda yang bergerak konstan akan tetap bergerak konstan kecuali bila ada resultan gaya yang bekerja pada benda itu. Dalam bentuk persamaan dapat dapat dituliskan sebagai berikut:
[Sumber: Sutarno, 2013:29]
Hukum kedua Newton menyatakan bahwa percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya neto yang bekerja padanya, dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan adalah searah gaya neto yang bekerja pada benda. Hukum kedua Newton merepresentasikan percepatan,
masssa dan gaya neto pada benda. Semakin besar massa benda, maka gaya yang dikerahkan juga semakin besar. Dan semakin besar gaya yang dikerahkan, percepatan benda akan semakin besar [Giancoli, 2014:97] Dan, Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa apabila sebuah benda mengerahkan gaya pada benda kedua, benda kedua ini akan mengerahkan gaya yang sama besarnya namun berlawanan arah pada benda pertama. Hukum ini terkadang dinyatakan kembali sebagai “untuk setiap aksi selalu terdapat reaksi yang sama besarnya namun berlawanan arah [Giancoli, 2014:99]. Gaya gesek adalah gaya yang bekerja pada dua permukaan benda yang bersentuhan. Gaya gesek adalah besaran vector, yaitu besaran yang mempunyai nilai dan arah. Jika benda diam, arah gaya gesek berlawanan dengan arah gaya luar yang diberikan pada benda. Sedangkan, jika benda bergerak, arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak benda [https://www.informasi-pendidikan.com]. Gaya gesek dapat dibedakan menjadi dua, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Gaya gesek statis adalah gaya yang bekerja pada benda diam. Sedangkan gaya gesek kinetis bekerja pada benda bergerak [https://informasi pendidikan.com]. Koefisien gesek adalah gaya yang bekerja pada suatu permukaan baik yang halus maupun kasar sehingga akan menimbulkan suatu gesekan. Koefisien gesek dapat dibedakan menjadi dua, yaitu koefisien gesek statis dan koefisien gesek kinetis. Koefisien gesek statis adalah suatu gesekan yang terjadi Antara dua benda padat yang tidak bergerak satu sama lain. Gaya gesek ini adalah gaya yang bekerja sebelum benda digerakkan. Sedangkan, koefisien gesek kinetis adalah gesekan yang dilakukan oleh dua benda yang saling bergerak. Besar koefisien gesek
kinetis
lebih
kecil
dibandingkan
[https://www.Pengertianmenurutparaahli.com].
dengan
koefisien
gesek
statis
C. Alat dan Bahan No.
Nama Alat/Bahan
Jumlah
1.
Papan Inklinasi Berkatrol
1
2.
Balok
3
3.
Neraca Digital
1
4.
Tali Penghubung
1
5.
Penahan Papan Inklinasi
1
6.
Stopwatch
1
Gambar
7.
Mistar
1
D. Langkah Percobaan Percobaan I : Pengukuran Koefisien Gesek Statis No.
Langkah Percobaan
1.
Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Balok kayu diletakkan di atas papan inklinasi berkatrol.
3.
Angkat papan inklinasi berkatrol kemudian tahan dengan penahan papan inklinasi.
4.
Penahan papan inklinasi digeser secara perlahan hingga balok kayu tepat akan bergerak (kearah ujung papan inklinasi yang memiliki engsel). Kemudian, tahan posisi tersebut.
Gambar
5.
Ukur jarak sumbu x dan sumbu y.
6.
Catat hasil percobaan.
7.
Ulangi percobaan masing-masin 10 kali untuk permukaan balok yang licin dan permukaan balok yang kasar.
Percobaan II : Pengukuran Koefisien Gesek Kinetis No.
Langkah Percobaan
1.
Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Timbang massa kedua balok, yang ringan dianggap sebagai massa ke-1 dan yang berat dianggap sebagai massa kedua.
3.
Balok ke-1 dihubungkan dengan balok ke-2 dengan seutas tali penghubung (tidak boleh ada tali yang tersimpul).
Gambar
4.
Ukur papan inklinasi berkatrol dengan penggaris dengan jarak 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, dan 50 cm dari ujung papan yang terdapat katrol. Tandai dengan pensil agar memudahkan percobaan.
5.
Balok kayu ke-1 diletakkan di atas papan inklinasi berkatrol dengan panjang yang bergantian seperti yang disebutkan pada poin ke 4, tahan balok. Balok ke-2 dibiarkan tergantung bebas.
6.
Lepaskan balok ke-1 dan hitung waktu yang dibutuhkan balok ke-1 untuk sampai di ujung papan inklinasi berkatrol denga stopwatch (supaya balok tidak terjatuh ke bawah, tahan balok dengan jari pada ujung papan inklinasi).
7.
Catat waktu yang tertera pada stopwatch.
8.
Ulangi percobaan masing-masing sebanyak 5 kali dengan permukaan kayu yang berbeda.
E. Data Percobaan I. Percobaan I : Pengukuran Koefisien Gesek Statis a. Permukaan Licin
No.
x (m)
y (cm)
µ s
1.
2,30 × 10-
1 × 10-
0,43
2.
2,13 × 10-
1 × 10-
0,46
3.
2,12 × 10-
1 × 10-
0,47
4.
2,24 × 10-1
1 × 10-1
0,44
5.
1,89 × 10-1
1 × 10-1
0,53
6.
2,70 × 10-
1 × 10-
0,37
7.
2,54 × 10-
1 × 10-
0,39
8.
2,14 × 10-
1 × 10-
0,46
9.
2,00 × 10-
1 × 10-
0,50
10.
2,18 × 10 -
1 × 10-
0,45
Rerata
0,45
b. Permukaan Kasar No.
x (m)
y (m)
µ s
1.
2,00 × 10-
1 × 10-
0,50
2.
2,25 × 10-
1 × 10-
0,44
3.
2,11 × 10-
1 × 10-
0,47
4.
1,99 × 10-
1 × 10-
0,50
5.
1,71 × 10-
1 × 10-
0,58
6.
2,02 × 10-
1 × 10-
0,49
7.
1,90 × 10-
1 × 10-
0,52
8.
2,12 × 10-
1 × 10-
0,47
9.
2,05 × 10-
1 × 10-
0,48
10.
1,82 × 10 -
1 × 10-
0,55
Rerata
0,50
II. Percobaan II : Pengukuran Koefisien Gesek Kinetis Massa m1 = 65 × 10-3 kg Massa m2 = 122 × 10 -3 kg
a. Permukaan Licin No.
Jarak tempuh x (meter)
Waktu t (sekon)
Percepatan a (m.s- )
1.
3,0 × 10-
2,5 × 10-
9,60
2.
3,5 × 10-
3,1 × 10-
7,28
3.
4,0 × 10-
2,8 × 10-
10,20
4.
4,5 × 10-
3,6 × 10-
6,94
5.
5,0 × 10-1
4,4 × 10-1
5,16
Rerata
7,83
Koefisien Gesek Kinetik
Rerata
̅ Tegangan Tali
Rerata
T = 0,26 N
b. Permukaan Kasar No.
Jarak tempuh x (meter)
Waktu t (sekon)
Percepatan a (m.s-2)
1.
3,0 × 10-
2,2 × 10-
12,39
2.
3,5 × 10-
2,5 × 10-
11,20
3.
4,0 × 10-
2,8 × 10-
10,20
4.
4,5 × 10-
2,8 × 10-
11,47
5.
5,0 × 10-
3,2 × 10-
9,76
Rerata
11,00
Koefisien Gesek Kinetik
Rerata
̅ Tegangan Tali
Rerata
̅ F. Pengolahan Data 1. Percobaan I : Pengukuran Koefisien Gesek Statis a. Permukaan Licin
b. Permukaan Kasar
0
2. Percobaan II : Pengukuran Koefisien Gesek Kinetis a. Permukaan Licin
Karena balok kayu pada awalnya dalam keadaan diam, maka kecepatan
awal
balok
kayu
(v0)
sama
dengan
nol.
Maka,
̅ ̅ ̅ Menghitung rerata koefisien gesek kinetis:
̅ (̅ [ ]) ̅ [ ] ̅
̅ Menghitung rerata besar tegangan tali:
̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ b. Permukaan Kasar
̅ ̅ ̅
Menghitung rerata koefisien gesek kinetis:
̅ ̅ [ ] ̅ [ ] ̅ ̅ ̅ Menghitung rerata tegangan tali:
̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ G. Pembahasan Berdasarkan percobaan pengukuran koefisien gesek statis, hasil yang didapatkan berbeda-beda dari masing-masing percobaan dengan permukaan balok yang berbeda. Hal itu disebabkan karena perlakuan yang diberikan berbeda-beda. Ketika penahan papan inklinasi digeser secara perlahan, maka panjang sumbu mendatar yang didapatkan akan lebih panjang dibandingkan hasil dari perlakuan yang lain. Dan ketika penahan papan inklinasi digeser secara cepat, maka panjang sumbu mendatar yang didapatkan akan lebih pendek dibandingkan hasil dari perlakuan sebelumnya. Perbedaan hasil pengukuran juga dapat disebabkan karena tergesernya penahan papan inklinasi ketika akan dilakukan pengukuran panjang sumbu mendatar dengan menggunakan mistar. Karena mistar tidak memiliki ketelitian
yang tinggi, hal tersebut juga bisa menjadi faktor lain penyebab berbedanya hasil pengukuran. Selain itu, praktikan mungkin tidak melihat mistar dengan arah pandang yang tegak lurus, yang dapat menyebabkan perbedaan hasil pengukuran dari ukuran yang sebenarnya. Rerata koefisien statis yang didapatkan dari hasil pengukuran dengan permukaan balok yang licin lebih kecil dari rerata koefisien sta tis pada permukaan kasar. Hasil tersebut sesuai dengan teori yang ada, yaitu permukaan benda yang licin memiliki koefisien gesek yang lebih kecil daripada permukaan benda yang kasar. Pada percobaan pengukuran koefisien gesek kinetis, praktikan mengalami dua kendala. Yang pertama, balok m 1 beberapa kali tersendat pada papan inklinasi berkatrol dikarenakan permukaan papan inklinasi yang agak kasar (rusak). Yang kedua, praktikan tidak menyadari bahwa pada beberapa bagian tali penghubung, ada yang terlilit. Sehingga, dari dua kendala tersebut, praktikan harus mengulang percobaan dan mengganti alat bantu percobaan. Koefisien
gesek
kinetik
kedua
percobaan
dengan
menggunakan
permukaan balok yang licin dan kasar menunjukkan hasil yang bernilai negatif. Seharusnya, koefisien gesek kinetik tidak bernilai negatif. Berbeda dengan gaya gesek kinetik yang bisa bernilai negatif karena tanda negatif tersebut sebagai penanda bahwa gaya gesek bekerja berlawanan arah dengan benda. Koefisien gesek kinetik yang bernilai negatif ini dapat disebut sebagai kesalahan percobaan. Faktor yang mempengaruhinya bermacam-macam, bisa dari kesalahan praktikan, alat bantu percobaan, ataupun alat ukur yang digunakan. Besarnya koefisien gesek kinetis dengan permukaan licin yang didapat juga lebih besar dibandingkan besarnya koefisien gesek statis dengan permukaan kasar. Hasil dari penghitungan tegangan tali pada percobaan dengan permukaan balok yang licin bernilai positif. Namun, hasil penghitungan pada percobaan pengukuran dengan menggunakan permukaan kasar bernilai negatif, yang berarti bernilai lebih kecil dari tegangan tali pada permukaan balok yang licin. Kesalahan
percobaan menjadi penyebab utama ketidaksesuaian hasil-hasil perhitungan praktikan dengan landasan teori yang ada.
H. Tugas Pasca Praktikum 1. Buatlah grafik Antara jarak terhadap percepatan pada percobaan gesekan kinetis! (Menggunakan Ms.Excel dan jelaskan!) GRAFIK HUBUNGAN JARAK TERHADAP PERCEPATAN
1
PADA PERCOBAAN GESEKAN KINETIS PERMUKAAN LICIN
0.9 0.8 0.7 ) 0.6 S ( U T 0.5 K A W0.4
0.3 0.2 0.1 0 0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
JARAK (METER)
Grafik Hubungan Jarak dengan Waktu pada Percobaan Gesekan Kinetis Permukaan Kasar 1 0.9 0.8 0.7
) s 0.6 ( u t 0.5 k a 0.4 w 0.3 0.2 0.1 0 0,3
0,35
0,4
Jarak (m)
0,45
0,5
2. Dari percobaan yang dilakukan, apakah ada perbedaan koefisien gesek statis pada permukaan balok licin dan kasar? Kalau ada jelaskan! Ada. Koefisien gesek statis pada permukaan balok licin bernilai lebih kecil dibandingkan dengan koefisien gesek statis pada permukaan balok kasar. Kasar atau licinnya suatu permukaan benda, dapat mengakibatkan besar atau kecilnya koefisien gesek (baik koefisien gesek statis maupun koefisien gesek kinetis). Semakin licin permukaan, maka koefisien geseknya juga akan semakin kecil, bahkan dalam beberapa kasus, koefisien gesek hampir tidak ada jika permukaan benda dilumuri pelumas. Semakin kasar suatu permukaan, maka koefisien gesek akan semakin besar. Jika permukaan benda dilihat secara mikroskopis, permukaan benda tidak benar-benar rata. Jadi, ketika dua benda bersentuhan, akan timbul gaya gesek yang disebabkan oleh hambatan dari benjolan-benjolan mikroskopik pada permukaan kedua benda. Diduga, bahwa atom-atom di benjolan suatu permukaan mungkin menjadi dekat dengan permukaan lainnya, sehingga gaya tarik-menarik listrik diantara atom-atom tersebut dapat saling mengikat [Giancoli, 2014:115] 3. Dari percobaan yang dilakukan, apakah ada perbedaan koefisien gesek kinetis pada permukaan balok licin dan kasar? Kalau ada jel askan! Ada. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, koefisien gesek kinetik pada benda dengan permukaan licin lebih besar dibandingkan koefisien gesek kinetic pada benda dengan permukaan kasar. Hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang praktikan ketahui. Praktikan bisa saja melakukan kesalahan ketika menggunakan stopwatch, atau alat bantu percobaan yang digunakan kurang baik. Seharusnya, koefisien gesek kinetis pada permukaan balok licin lebih kecil bila dibandingkan dengan koefisien gesek kinetis pada permukaan balok kasar. Karena, semakin licin suatu permukaan, maka koefisien geseknya akan semakin kecil.
4. Dari percobaan yang dilakukan, manakah nilai koefisien gesek terbesar antara koefisien gesek statis dan koefisien gesek kinetis? Jelaskan! Berdasarkan data percobaan yang didapatkan praktikan, nilai koefisien gesek terbesar adalah koefisien gesek statis. Karena, sesuai dengan landasan teori, gaya gesek statis bernilai lebih besar dibandingkan dengan gaya gesek kinetis. Karena, pada saat benda diam, kita tidak tahu bila ada gaya yang bekerja pada benda. Namun, ketika benda tersebut diberikan gaya sedikit saja, maka seolah-olah ada sesuatu yang menahan benda tersebut untuk bergerak. Itulah yang disebut gaya gesek statis. Karena itulah, dibutuhkan gaya dorong/tarikan yang lebih besar ketika ingin membuat suatu benda bergerak, karena gaya geseknya pun lebih besar.
5. Sebuah benda bermassa 20 kg berada di atas bidang miring yang membentuk sudut 30º terhadap horizontal. Koefisien gesek kinetis antara kotak dan bidang miring adalah 0,30. Tentukan percepatan yang dialami benda itu sewaktu bergeser ke bawah! ( g = 9,8 m/s 2)
Dik
:
Dit
:
Jawab :
?
w
…….(1) …...(2)
Subtitusikan persamaan (1) ke persamaan (2)
Jadi, percepatan yang dialami benda tersebut pada saat bergerak ke bawah adalah 4,9 m.s-2.
I. Kesimpulan 1. Hukum Newton I: Benda akan tetap diam dan tetap akan bergerak konstan apabila tidak ada gaya neto yang bekerja padanya. Ketika balok kayu berada di atas papan inklinasi yang belum dinaikkan (masih berbentuk bidang datar), balok akan tetap diam karena tidak ada gaya neto yang bekerja padanya, karena hanya ada gaya gesek saja. Namum ketika papan inklinasi dibuka, balok meluncur pada bidang miring, ada dua gaya yang bekerja padanya yaitu gaya gravitasi dan gaya gesek. Maka, praktikan memahami Hukum Newton I. Hukum Newton II: percepatan benda berbanding lurus dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. Melalui percobaan, praktikan memahami maksud dari Hukum Newton II.
2. Koefisien gesek kinetis didapatkan dari hasil bagi y (panjang sumbu tegak) dengan x (panjang sumbu mendatar). Rumus koefisien gesek kinetis didapatkan dari penurunan rumus Hukum Newton I. Sedangkan koefisien gesek kinetik didapatkan dari selisih antara hasil bagi kedua massa balok dengan hasil bagi percepatan horizontal dan gravitasi yang dikalikan dengan jumlah massa balok.
3. Semakin kasar suatu permukaan, semakin besar koefisien geseknya. Semakin licin suatu permukaan, semakin kecil koefisien geseknya
J. Kritik dan Saran
ditulis dalam bentuk point
Praktikan harus memegangi papan inklinasi dengan baik dan benar pada saat percobaan koefisien gesek statis, dan cara mendorong penahan papan inklinasi dengan kecepatan yang stabil. Cara membaca mistar juga harus benar, yaitu arah pandang tegak lurus dengan mistar dan salah satu tangan menahan mistar agar tidak bergeser. Praktikan harus memeriksa tali penghubung yang digunakan pada percobaan koefisien gesek kinetis, apakah terlilit atau tidak, agar tidak menyebabkan kesalahan percobaan. Papan inklinasi berkatrol yang digunakan juga harus diperiksa terlebih dahulu kondisinya, apakah masih bagus atau tidak. Bila salah satu komponen papan inklinasi tidak bekerja dengan baik, lebih baik diganti dengan yang baru. Usahakan pada saat menghitung waktu dengan menggunakan stopwatch, penekanan tombol mulai dan berhenti tepat dengan dilepaskannya balok dari tangan dan berhentinya balok pada ujung papan.
K. Daftar Pustaka
Giancoli, Douglas C. 2014. Fisika Jilid 1. Edisi ke-7. Jakarta: Erlangga.
Halliday, David, dan Resnick, Robert. Fisika Jilid 1. 1991. Jakarta: Erlangga.
Sutarno. 2013. Fisika untuk Universitas Jilid 1. Edisi ke-1. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Tipler, Paul A. 1998. Fisika Jilid 1. Edisi ke-3. Jakarta: Erlangga.
http://www.informasi-pendidikan.com/2014/12/gaya-gesek-dalam-kehidupansehari-hari.html (Diakses pada 10 Oktober 2017, pukul 21:45) penulisan dapus baris kedua menjorok ke dalam
http://www.pengertianmenurutparaahli.com/pengertian-koefisien-gesek/ (Diakses pada 10 Oktober 2017, pukul L. Lampiran
LAMPIRAN
