LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA Koefisien Gesek dan Resultan Gaya Sejajar
Disusun Oleh :
Hermy Yuanita Jefferson Syaputra Nur Fitria Ramadhani Salma Nur Amalina XII IPA 7
KATA PENGANTAR Puji Syukur tim penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat-Nya, serta bimbingan dan pertolongan-Nya, kami dapat menyelesaikan penulisan “Laporan Praktik Fisika” ini dengan baik dan lancar. Penulisan “Laporan Praktikum Fisika” ini dimaksudkan oleh tim penulis untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk mengisi nilai mata pelajaran Fisika Semester I Kelas XII Tahun Ajaran 2014-2015. Di samping itu, “Laporan Praktikum Fisika” ini juga berfungsi sebagai penambah wawasan khususnya bagi penulis dan umumnya bagi pembaca dalam kaitannya dengan elastisitas pegas, indeks bias gelas, dan ayunan sederhana. Di sisi lain, penulis mengajak kepada para pembaca agar dapat memahami dan mendalami masalah topik di atas, agar nantinya apabila ada masalah atau soal-soal seputar topik di atas dapat dipecahkan dengan bantuan “Laporan Praktikum Fisika” ini. Penyusunan karya tulis ini tentunya tidak luput dari bantuan dan dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, tim penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Rudi , S.Pd selaku pembimbing mata pelajaran Fisika. Terima kasih atas bimbingannya dalam menyusun laporan ini. Selanjutnya ucapan terima kasih kepada orang tua tim penulis yang telah bersedia memberi dukungan. Tak lupa,tim penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman tim penulis yang telah membantu dalam penyusunan karya tulis ini. Dan juga pihak-pihak lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Tim penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang bersifat membangun sangat tim penulis harapkan dari para pembaca. Semoga “Laporan Praktikum Fisika” ini bermanfaat bagi para pembaca.
Bekasi, Oktober 2014
Tim penulis
Koefisien Gesek 1. TUJUAN Menentukan koefisien gesekan dari beberapa bidang. 2. LANDASAN TEORI Gaya Gesekan yaitu gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya gesekan sejajar dengan permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak relatif antara ke dua benda tersebut. Ada dua jenis gaya gesekan yang bekerja pada benda, yaitu: a. Gaya Gesekan Statis ( fs ) Gaya gesekan statis bekerja saat benda dalam keadaan diam dan nilainya mulai dari nol sampai suatu harga maksimum. Jika gaya tarik/dorong yang bekerja pada suatu benda lebih kecil dari gaya gesekan statis maksimum, maka benda masih dalam keadaan diam dan gaya gesekan yang bekerja pada benda mempunyai besar yang sama dengan nilai gaya tarik/dorong pada benda tersebut. Besarnya gaya gesekan statis maksimum adalah : di mana µs adalah koefisien gesekan statis dan N adalah gaya Normal. Besarnya gaya normal ( N ) tergantung besarnya gaya tekan benda terhadap bidang secara tegak lurus. b. Gaya gesekan kinetis ( fk ) Gaya gesekan kinetis yaitu gaya gesekan yang bekerja pada benda ketika benda sudah bergerak. Nilai gaya gesekan kinetis selalu tetap, dan dirumuskan dengan : Di mana µk adalah koefisien gesekan kinetis benda. Antara koefisien gesekan statis dan kinetis mempunyai nilai yang berbeda, nilai koefisien gesekan statis selalu lebih besar daripada nilai koefisien gesekan kinetis benda. Yang mempengaruhi 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 § Benda di atas bidang datar ditarik gaya membentuk sudut N = w = m.g § Benda di atas bidang miring membentuk sudut Hubungan antara Gaya Gesek dengan Hukum Newton 1 & 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
F = Gaya (F) m = Massa benda (Kg) a = Percepatan benda (m/s2)
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.
3. ALAT DAN BAHAN : 1. Beberapa buah balok 2. Dinamometer 3. Beban 4. Beberapa buah bidang plat yang berbeda 5. Tali
4. CARA KERJA : 1) Membuat rangkaian seperti di gambar 2) Mencatat gaya yang ditunjukkan oleh dynamometer ketika balok mulai bergerak untuk beberapa keadaan sebagai berikut : a. di atas bidang hanya ada balok saja a. di atas bidang balok ditambah dengan beberapa beban yang lain 3) Melakukan percobaan ini beberapa kali untuk permukaan balok yang berbeda 4) Mengisi tabel pengamatan 5) Sebelumnya mengukur massa balok
5. HASIL PENGAMATAN
No. Bidang
Gaya (F) = Fs
1 (Karet)
a. 1,3 N b. 1,6 N c. 1,9 N
2 (Kaca)
3 (Keramik)
4 (Kayu)
a. 0,4 N b. 0,9 N c. 1,4 N a. 1 N b. 1,2 N c. 1,4 N a. 1,3 N b. 1,5 N c. 1,7 N
Berat beban (W) = gaya normal (N) g = 10 m/s Berat = F/mg = |𝜇𝑠 − 𝜋𝑠 |𝜇𝑠 − ̅̅̅ ̅̅̅| 𝜋𝑠 |2 N (𝜇𝑠 ) 𝜇̅𝑠 2,0 N 0,65 0,01 0,0001 2,5 N 0,64 0,00 0 0,64 3,0 N 0,63 0,01 0,0001 2,0 N 2,5 N 3,0 N 2,0 N 2,5 N 3,0 N 2,0 N 2,5 N 3,0 N
0,20 0,36 0,46 0,50 0,48 0,46 0,65 0,60 0,56
0,34
0,48
0,60
-0,14 0,02 0,12
0,0002 0,0196 0,0004 0,0144
0,02 0 -0,02
0,0344 0,0004 0 0,0004
0,05 0 0,04
0,0008 0,0025 0 0,0016
∑|𝜇𝑠 − ̅̅̅ 𝜋𝑠 |2
0,0041
∆𝜇𝑠 0,0058
0,0757
0,0115
0,0261
Pertanyaan : 1. Bila berat beban (balok) ditambah, bagaimanakah besarnya gaya tarik pada saat akan bergerak ? Besar gaya tarik saat akan bergerak juga akan bertambah sesuai dengan penambahan berat beban balok.
2. Buatlah grafik fs terhadap N
Grafik fs terhadap N 2 1.8 1.6 1.4 1.2 fs = Gaya (F)
Bidang Karet
1
Bidang kaca
0.8
Bidang keramik
0.6
bidang kayu
0.4
0.2 0 2,0 N
2,5 N
3,0 N
N = Berat (m.g)
3. Bagaimanakah harga µs pada tabel? Harga 𝜇𝑠 pada tabel berubah menjadi semakin kecil saat berat beban (balok) ditambah (semakin besar)
4. Sebutkan hal-hal yang mempengaruhi harga koefisien gesek! Koefisien gesekan ( μ ) dan Gaya normal (N) 5. Apa yang dapat disimpulkan dari kegiatan di atas? Harga koefisien gesekan (𝜇𝑠 ) bergantung pada gaya tarik (F) dan berat beban (W)
Harga koefisien gesekan (𝜇𝑠 ) berbanding terbalik dengan berat beban (W). Jadi, semakin besar berat beban, akan semakin kecil koefisien gesekan (𝜇𝑠 ) Sedangkan harga koefisien gesekan (𝜇𝑠 ) berbanding lurus dengan gaa tarik (F). Semakin besar gaya tari, maka semakin besar pula koefisien gesekan (𝜇𝑠 ) 6. Cari keuntungan dan kerugian gesekan! A. Keuntungan Gesekan Membantu benda bergerak tanpa tergelincir. Contohnya ketika berjalan antara kaki atau sepatu kita dengan lantai harus ada gesekan. Jika tidak ada gaya gesek kita tidak bisa berjalan karena selalu tergelincir. Untuk menghentikan benda yang sedang bergerak. Contohnya ketika kita mengerem sepeda, rem pada sepeda mencekram pelek agar roda sepeda berhenti berputar. Cengkraman rem itu memberi gaya gesek pada pelek. Antara ban dan jalanan juga terjadi gaya gesek jadi sepeda akan berhenti. Menahan benda agar tidak bergeser. Gaya gesek mampu menahan benda agar tak bergeser. Barang-barang yang ada di rumah kita juga menggunakan gaya gesek, jika tidak ada gaya gesek barang barang itu akan bergeser. B. Kerugian Gesekan Menghambat Gerakan. Benda yang bergerak selalu ditahan gaya gesekan. Akibat gaya gesekan tersebut maka gerakan benda menjadi terhambat. Mengikis permukaan benda yang bergesekan. Dua buah benda yang selalu saling bergesekan maka permukaannya lama - kelamaan akan terkikis (aus). Jadi ausnya sebuah benda dapat disebabkan karena sering bergesekan.
Memboroskan energi untuk mengatasi gaya gesekan. Agar benda bisa bergerak harus melawan gaya gesekan dan harus ada gaya tambahan . misalnya dengan dorongan atau tarikan yang lebih kuat sehingga benda bergerak atau berpindah. Dengan adanya gaya tambahan tersebut berarti telah memboroskan energi.
RESULTAN GAYA SEJAJAR 1. TUJUAN Menyelidiki hubungan lengan gaya tehadap torsi resultannya
2. LANDASAN TEORI Keseimbangan benda tegar Benda tegar didefinisikan sebagai suatu benda yang tidak berubah bentuknya ketika diberi gaya. 1. Momen gaya Ukuran kecenderungan gaya untuk menyebabkan suatu benda bergerak berputar. Besar momen gaya sama dengan perkalian gaya Ʈ = momen gaya (Nm) F = gaya Ʈ = F. d d = jarak sumbu putar terhadap gaya (m) 2. Momen kopel Dua buah gaya yang sejajar, sama besar, dan berlawanan arah disebut kopel. Kopel yang bekerja pada seuah benda akan menghasilkan momen kopel, sehingga benda tersebut melakukan gerak rotasi. Momen kopel adalah pecahan gaya dan jarak antara dua gaya tersebut.
M = F. d
M = momen kopel (Nm) F = gaya d = jarak sumbu putar terhadap gaya (m)
3. Syarat keseimbangan Berbeda dengan partikel (benda titik) yang mungkin hanya mengalami translasi, benda tegar dapat mengalami gerak translasi dan rotasi. Oleh karena itu, diperlukan dua syarat agar suatu benda tegar seimbang yaitu resultan gaya dan resultan momen gaya terhadap suatu titik seimbang sama dengan nol, secara sistematis ditulis.
∑ 𝐹 = 0 dan ∑ Ʈ = 0 Jika benda terletak adalah :
pada suatu bidang datar, syarat kesetimbangan benda tegar
∑ 𝐹 = 0, ∑ 𝐹𝑦 = 0, dan ∑ Ʈ = 0
3. ALAT DAN BAHAN : 1) 2) 3) 4)
Dasar statip (2 buah) Batang statip pendek (1 buah) Batang statip panjang (1 buah) Beban 50 gram / 100 gram 8 buah
5) 6) 7) 8)
Benang Katrol kecil (2 buah) Penggaris / mistar Batang pensil / kayu
4. CARA KERJA : 1. 2. 3. 4. 5.
Menyusun alat seperti digambar Mencatat massa beban A, B dan C ke dalam tabel Mengukur panjang DE dan EF kemudian catat ke dalam tabel Menambahkan 1 beban pada dan 1 bebanpada C, kemudin catat ke dalam tabel Menggeser ikatan tali yang ditengah batang kayu (yang digantungi C) ke arah tali B sehingga tercapai keadaan keseimbangan baru dan mengukur panjang DE dan EF 6. Mengulang dengan menambah 1 beban pada B dan beban pada C lagi, lakukan seperti langkah 5, kemudian mencatat ke dalam tabel.
D
E
C A
F
B
Data Hasil Pengamatan : No.
mA
mB
mC
F1 = WA
F2 = WB
F3 = WC
F1 + F2
DE
EF
F1.DE
F2.EF
1. 2. 3.
0,1 0,1 0,1
0,1 0,2 0,3
0,2 0,3 0,4
1 1 1
1 2 3
2 3 4
2 3 4
0,18 0,24 0,27
0,18 0,12 0,09
0,18 0,24 0,27
0,18 0,24 0,27
Pertanyaan : 1. Bagaimana hubungan F1 + F2 dengan F3? Hubungan F1 + F2 dengan F3 adalah F1+ F2 = F3 dalam arah yang sama 2. Apabila arah F3 ke atas, apakah berlaku F1 + F2 = F3 Jelaskan ! Tidak, karena jika diputar arahnya nilai F3 akan berubah negatif (-) sehingga berbeda dengan F1 + F2 3. Bagaimana hubugan F1.DE dengan F2.EF F1.DE dan F2.EF memiliki nilai yang besarnya sama. Walaupun panjang DE dan EF selalu berubah, tetapi harga kesetimbangannya sama. Karena selain panjang, berat di tiap titik juga dipengaruhi pada kesetimbangan (A dan B sama)
F2=15N
A
F4=10N
C B
F1=20N
F6=5N
E D
F3=10N
G F
F5=5N
F7=15N
4. AB = EF = 20cm ; BC = FG = 10cm CD = 12cm DE = 8cm Dari gambar diatas, Tentukan : a. Besar dan arah resultan gaya R = F1 + F 2 + F 3 + F 4 + F 5 + F 6 + F 7 R = - 20 + 15 -10 + 10 - 5 + 5 – 15 R = -20 (arahnya ke bawah karena negatif)
b. Letak titik tangkap Resultan (R) dari titik D Ʈd = ⃗⃗⃗⃗⃗ F1 .d + ⃗⃗⃗⃗⃗ F2 .d + ⃗⃗⃗⃗⃗ F3 .d + ⃗⃗⃗⃗⃗ F4 .d + ⃗⃗⃗⃗⃗ F5 .d + ⃗⃗⃗⃗⃗ F6 .d + ⃗⃗⃗⃗⃗ F7 .d = - 20 . 0,42 + 15 . 0,22 – 10 . 0,12 + 5 . 0,08 – 5 .0,08 + 15 . 0,38 = - 8,4 + 3,3 – 1,2 + 0,4 – 1,4 + 5,7 = - 1,6 Nm
5. KESIMPULAN F1 + F2 = F3 jika F1, F2, F3 memiliki arah yang sama Jika arah gaya ke atas akan bernilai (+), jika ke bawah bernilai (-) Untuk mengetahui nilai (+) / (-) dari titik tangkap gaya dari suatu titik tergantung dari arah putaran jam, jika searah bernilai (+), jika berlawanan bernilai (-) Letak titik tangkap gaya dipengaruhi oleh gaya (F)
