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 memindahkan benda menjadi lebih jauh. Oleh karena itu dalam praktikum fisika ini kita akan melakukan percobaan tentang bidang miring.
1
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
2
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 berbentuk padat, 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.
3
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 relat if 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
4
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
N = w = m.g -
Benda di atas bidang datar ditarik gaya membentuk sudut
-
Benda di atas bidang miring membentuk sudut
5
mendatar
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.
6
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 10 0,200,300,400,500,600 4. luncurkan mobil-mobilan pada mistar yang sudah membentuk sudut yang telah ditentukan
7
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Hasil
Untuk sudut <10 o
No
T
t
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
∑t = 3,88 s
V= =
0,5 6,2
= ∑ =
2
= 0,08 m/s
6,2 10
= 0,62 s
∆ t
∑ −− − − − =
=
=
2
2
(
1)
3,88
10 . 0,622
10(10 1)
3,88 3,844 90
=
8
= 0,0004 = 0,02 s 0,036 90
Untuk sudut <20
o
No
T
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
∑t = 2 s
V= =
0,5 4,4
= ∑ =
t
2
= 0,11 m/s
4,4 10
= 0,44 s
∑ −− − − − =
∆ t
=
2
=
2
2
(
1)
10 . 0,44 2
10(10 1)
2 1,936 90
=
9
= 0,0007 =0,026 s 0,064 90
Untuk sudut <30
o
No
T
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
∑t = 2 s
V= =
0,5 4,4
= ∑ =
t
2
= 0,11 m/s
4,4 10
= 0,44 s
∆ t
∑ −− − − − = = = 0,0007 =0,026 s
=
=
2
2
2
(
1)
10 . 0,44 2
10(10 1)
2 1,936 90
0,064 90
10
Untuk sudut <40 o
No
T
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
∑t = 2,8 s
V= =
0,5 3
= ∑ =
t
2
= 0,17 m/s
3 10
= 0,3
s
∆ t
∑ −− − − − = = = 0,028 =0,17 s
=
=
2
2
(
1)
10 . 0,32
2,8
10(10 1)
2,8 0,9 90
2,52 90
11
Untuk sudut <50
o
No
T
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
∑t = 3,76 s
V= =
0,5 2,2
= ∑ =
t
2
= 0,23 m/s
2,2 10
= 0,22 s
∆ t
∑ −− − − − = = = 0,0364 =0,19
=
=
2
2
(
1)
3,76 10 . 0,222 10(10 1)
3,76 0,484 90
3,276 90
12
Untuk sudut <60
o
No
T
t
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
∑t = 4 s
V= =
0,5 2
= ∑ =
2
= 0,25 m/s
2 10
= 0,2
s
∆ t
∑ −− − − − = = = 0,04 =0,2
=
=
2
2
(
1)
4 10 . 0,22 10(10 1) 4 0,4 90
3,6 90
13
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:
= . sin = . . .sin = . = .sin . 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.
14
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.
15
