Mempelajari perbedaan antara gaya gesek statik dan kinetik Mencari koefisien gesek gesek antara bidang dan balok Mempelajari faktor yang yang memperngaruhi besar koefen gesek
Prinsip Dasar Saat benda yang bergerak di atas sebuah permukaan maka akan mendapat hambatan terhadap geraknya, yang disebabkan karena benda berinteraksi dengan sekelilingnya. Hambatan itu disebut sebagai gaya gesek. Gaya gesek sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Gaya ini menyebabkan kita dapat berjalan atau berlari dan penting pada putaran kendaraan beroda.
Sifat-sifat dari gesekan 1. Jika sebuah benda tidak bergerak, maka f s dan F (kompenen F sejajar terhadap permukaan) seimbang satu sama lain dimana . 2. Besar ga gaya ge gesek ma maksimum dengan µ s disebut sebagai koefisien gesek statik yang merupakan besaran skalar. Arah f s selalu berlawanan dengan F 3. Saat benda mulai meluncur, gaya gesek akan turun hingga mencapai nilai f k dengan besar , dengan µ k k disebut koefisien gesek kinetik. Arah f k selalu berlawanan dengan kecepatan v dari dari balok Koefisien gesek µ S dan µ K K bergantung pada materi dari permukaan kontak. Karena gaya gesek statik selalu selalu lebih besar dari gaya gesek kinetik, maka: (1)
N
Fgesek
F
Bila benda yang diam berada di atas sebuah bidang, dan bidang tersebut dimiringkan perlahan-lahan membentuk sudut θ seperti terlihat pada Gbr. 2, maka ketika benda tepat bergerak meluncur ke bawah akan berlaku hubungan (2)
Gbr. 1. Arah 1. Arah gaya pada saat benda bergerak
24
Bila sistem dua benda diatas terletak pada bidang miring (Gbr. 4), maka percepatan dari gerak kedua benda (bila m2 > m1) tersebut sebesar
Peralatan 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1
Peralatan bidang miring dengan katrol Balok kayu Silinder logam Mistar Tali/benang Piring dan anak timbangan Kertas morse Penggetar (ticker timer) Sumber tegangan AC (6 – 12 V) Selembar kertas
2
[m/s ]
(4)
θ θ
m1g
m2 g θ θ
Gbr 4. Gaya gesek kinetik pada bidang miring
Prosedur Percobaan
mg
Gbr. 2. Gaya gesek pada bidang miring
Bila dua buah benda yang dihubungan dengan seutas tali melewati katrol seperti pada Gbr. 3, benda akan tepat bergerak bila m 2 > m1 dan memiliki hubungan (3)
m1g
m2 g
Gbr. 3. Gaya gesek pada sistem dua massa terhubungan tali dengan katrol
A. Koefisien gesek statik pada bidang miring 1. Letakkan bidang miring di atas meja dengan posisi mendatar (θ = 0) ! 2. Taruh balok kayu di atas bidang tersebut (tanda tempat peletakan) ! 3. Angkat bidang miring untuk memperbesar sudut θ perlahan-lahan hingga balok tepat akan bergerak. Seperti pada Gbr. 2 ! Catatlah harga tan θ ! 4. Ulangi beberapa kali (minimum 5 kali) untuk mendapatkan variasi data ! 5. Tambahkan beban di atas balok dan ulangi percobaan di atas ! 6. Ulangi percobaan yang sama untuk luas balok yang berbeda ! 7. Letakan selembar kertas di atas bidang miring, dan ulangi langkah percobaan di atas ! B. Koefisien gesek statik sistem 2 benda 1. Timbang massa dari balok kayu (m1) dan piringan (m2 ) ! 2. Susunlah balok kayu dan piringan seperti pada Gbr. 3 ! 3. Berikan beban pada piringan hingga balok kayu tepat akan bergerak. Timbanglah penambahan beban ( ∆m2 ) pada piringan ! 4. Tambahkan beban sebesar 10g di atas balok kayu dan ulangi langkah di atas, lakukan penambahan beban untuk setiap kenaikan 10g sehingga diperoleh 5 variasi data ! 5. Ulangi langkah 1 s/d 3 untuk permukaan balok yang lain ! 25
C. Koefisien gesek kinetik 1. Timbangan massa balok kayu m1 dan piringan m2 ! 2. Susunlah balok kayu dan piringan seperti pada Gbr. 4, tentukan sudut bidang miring sebesar tanθ = 0,25 ! 3. Lekatkan salah satu ujung kertas morse pada balok dan ujung yang lainnya melewati vibrator! 4. Tambahkan beban sebesar 100g pada piringan sehingga balok kayu bergerak dan bersamaan nyalakan pengetar ! 5. Amati titik-titik yang tertera pada kertas dan ukur jarak s untuk 10 titik ! 6. Ubah sudut θ bidang miring dan ulangi prosedur di atas !
Pengolahan Data dan Evaluasi 1. 2.
3.
4.
5.
θ θ
6.
m1g
7.
Tentukan koefisien gesek statis (µ S) pada percobaan A ! Bandingkan koefisien gesek statik untuk massa benda, luas dan jenis materi yang berbeda ! Untuk percobaan B buatlah grafik m1 vs m2, bagaimana bentuk kurva tersebut ? Tentukan µ S dari kurva tersebut ! Berdasarkan titik data pada kertas morse, buatlah grafik s vs t dari percobaan C, berdasarkan grafik, tentukan daerah dimana benda mengalami kecepatan konstan dan hitung kemiringan kurva pada daerah ini. Tentukan µ K & percepatan dari percobaan C ! Berdasarkan titik data pada kertas morse, buatlah grafik s vs t dari percobaan D ! Tentukan daerah dimana benda mengalami kecepatan konstan dan hitung kemiringan kurva pada daerah ini ! Tentukan percepatan silinder dari percobaan D ! Pada percobaan D apakah yang menyebabkan silinder berotasi ? Bagaimana jika bidang miring tersebut licin ? Buat analisis percobaan dan beri kesimpulan keseluruhan mengenai percobaan ini !
m2 g
Gbr. 5 Gerak silinder pada bidang miring
D. Silinder pada bidang miring 1. Atur posisi bidang miring sehingga membentuk sudut tan θ = 0,25 ! 2. Lekatkan salah satu ujung kertas morse pada silinder dan ujung yang lainya melewati penggetar ! 3. Lepaskan silinder dari puncak bidang miring, amati titik yang tertera pada kertas, ukurlah jarak untuk 10 titik ! 4. Ulangi percobaan di atas untuk sudut yang berbeda !
