gaya geseka

GAYA GESEKAN

Arya Winandar Batara R*), Hasbia Firman, Purnama Puspita Dewi, Putri Nur Inayyah

Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPAUniversitas Negeri Makassar 2015

Abstrak. Telah dilakukan praktikum Gaya Gesekan yang bertujuan untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan dan memahami konsep gaya gesek statik dan kinetik serta menentukan koefisien gesek statik dan kinetik. Praktikum ini terdiri dari 4 kegiatan. Kegiatan 1 menyelidiki hubungan antara gaya normal dan gaya gesekan. Kegiatan 2 menyelidiki hubungan antara keadaan permukaan dengan gaya gesekan. Kegiatan 3 untuk menentukan koefisien gesek statik pada bidang miring. Kegiatan 4 menentukan koefisien gesekan kinetik pada bidang miring. Praktikum ini mengggunakan alat dan bahan seperti neraca pegas 0-5N, katrol meja, balok kasar, balok licin, beban @50 gram, tali/benang, papan landasan, bidang miring, balok persegi (dengan stecker penyambung), stopwatch dan meteran. Dalam praktikum ini kita mengukur besar gaya tarik dan keadaan benda diam, tepat akan bergerak dan bergerak lurus beraturan.permukaan benda mempengaruhi koefisien gesekannya, semakin kasar permukaan benda yang bergesekan maka semakin besar pula koefisien gesekannya, sebaliknya semakin halus permukaan yang bergesekan maka semakin kecil pula koefisien gesekannya.

Kata kunci: gaya gesek, koefisien gesek statis, koefisien gesek kinetik, sudut kritis.

RUMUSAN MASALAH1. Bagaimana memahami konsep kinematika untuk

memperlihatkan berlakunya hukum Newton?2. Bagaimana menghitung momen kelembaman (inersia) katrol?

TUJUAN1. Mahasiswa mampu memahami konsep kinematika untuk

memperlihatkan berlakunya hukum Newton2. Menghitung momen kelembaman (inersia) katrol

TEORI SINGKATSebuah balok yang didorong di atas meja akan bergerak Bila sebuah balok massanya m, kita lepaskan dengan kecepatan awal Vo pada sebuah bidang horizontal, maka balok itu akhirnya akan berhenti. Ini berarti di dalam gerakan balok mengalami perlambatan, atau ada gaya yang menahan balok, gaya ini disebut gaya gesekan. Besarnya gaya gesekan ditentukan oleh koefisien gesekan antar kedua permukaan benda dan gaya normal. Besarnya koefisien gesekan ditentukan oleh kekasaran permukaan bidang dan benda [1].

Gaya gesekan dibagi dua yaitu: gaya gesekan statis (fs) dan gaya gesekan kinetik (fk). Sebuah balok beratnya W, berada pada bidang mendatar yang kasar, kemudian ditarik oleh gaya F seperti pada Gambar 4.1 di bawah ini.

Arah gaya gesekan f berlawanan arah dengan gaya penyebabnya F, dan berlaku:

1. Untuk harga F < fs maka balok dalam keadaan diam.2. Untuk harga F = fs maka balok tepat saat akan bergerak.3. Apabila fase diperbesar lagi sehingga F > fs maka benda bergerak dan gaya

gesekan statis fs akan berubah menjadi gaya gesekan kinetik fk

Gaya gesekan antara dua permukaan yang saling diam satu terhadap yang lain disebut gaya gesekan statis. Gaya gesekan statis yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Sekali gerak telah dimulai, gaya gesekan antar kedua permukaan biasanya berkurang sehingga diperlukan gaya yang lebih kecil untuk menjaga agar benda bergerak beraturan. Gaya yang bekerja antara dua permukaan yang saling bergerak relatif disebut gaya gesekan kinetik. Jika fs menyatakan besar gaya gesekan statik maksimum, maka :

μs=f s

N (4.1)

Dengan μs adalah koefisien gesekan statik dan N adalah besar gaya normal. Jika fk

menyatakan besar gaya gesekan kinetik, maka :

μk=f k

N (4.2)

dengan μk adalah koefisien gesekan kinetik. Bila sebuah benda dalam keadaan diam pada suatu bidang datar, dan kemudian bidang tempat benda tersebut dimiringkan perlahan-lahan sehingga membentuk sudut sampai benda tepat akan bergerak, koefisien gesekan statik antara benda dan bidang diberikan oleh persamaan,

S = tan c (4.3)

Gambar 4.1: Gaya-gaya yang bekerja pada benda

W

N

fF

Dengan c adalah sudut pada saat benda tepat akan bergerak, yang disebut sudut kritis. Koefisien gesekan statik merupakan nilai tangen sudut kemiringan bidang, dengan keadaan benda tepat akan bergerak/meluncur. Pada sudut-sudut yang lebih besar dari c, balok meluncur lurus berubah beraturan ke ujung bawah bidang miring dengan percepatan :

ax = g (sin θ − μk cos θ ) (4.4)

di mana adalah sudut kemiringan bidang dan k adalah koefisien gesek kinetik antara benda dengan bidang. Dengan mengukur percepatan ax, maka koefisien gesekan k dapat dihitung [1].

METODE EKSPERIMENDalam eksperimen ini terdapat 4 kegiatan. Kegiatan pertama untuk mengetahui hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan. Pada kegiatan ini, kita mengamati penunjukan neraca pegas pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergerak lurus beraturan dengan mengubah-ubah penambahan beban di atas balok. Kegiatan kedua untuk mengetahui hubungan antara keadaab permukaan dengan gaya gesekan. Pada kegiatan ini, kita mengamati penunjukan neraca pegas pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergerak lurus beraturan dengan mengubah-ubah permukaan balok. Kegiatan ketiga untuk menentukan koefisien gesekan statik pada bidang miring. Pada kegiatan ini balok diletakkan pada ujung bidang kemudian diangkat secara perlahan, catat sudut kemiringan bidang pada saat balok tepat akan bergerak. Kegiatan ke empat untuk menentukan koefisien gesakan kinetik pada bidang miring. Pada kegiatan balok diletakkan diujung bidang yang sudut kemiringannnya harus lebih besar pada sudut kemiringan kegiatan ketiga, balok kemudian dilepaskan dan diukur waktu yang dibutuhkan untuk sampai ke ujung bawah bidang menggunakan stopwatch.

Alat dan Bahan1. Neraca pegas 0-5 N 1 buah2. Katrol meja 1 buah3. Balok kasar 1 buah4. Balok licin 1 buah5. Beban @ 50 gram 1 buah6. Tali/benang 1 buah7. Balok persegi (dengan stecker penyambung) 1 buah8. Papan landasan 1 buah9. Bidang miring 1 buah10. Stopwatch 1 buah11. Meteran 1 buah

Identifikasi Variabel

Kegiatan 11. Variabel kontrol : jenis permukaan, keadaan benda2. Variabel manipulasi : massa benda3. Variabel respon : gaya tarik

Kegiatan 21. Variabel kontrol : massa benda2. Variabel manipulasi : jenis permukaan, keadaan benda3. Variabel respon : gaya tarik

Kegiatan 31. Variabel kontrol : jenis permukaan2. Variabel manipulasi : gaya berat3. Variabel respon : sudut kritis

Kegiatan 41. Variabel kontrol : massa benda, sudut kemiringan bidang2. Variabel manipulasi : jarak tempuh3. Variabel respon : waktu tempuh

Definisi Operasional VariabelKegiatan 1

1. Jenis permukaan adalah keadaan dasar pada balok, baik itu kasar maupun halus.Keadaan benda adalah suatu keadaan yang terjadi pada balok, yakni diam, tepat akan bergerak atau bergerak lurus beraturan.

2. Massa benda adalah berat balok yang tidak di pengaruhi gaya gravitasi, yang diukur menggunakan neraca pegas dalam satuan gram.

3. Gaya tarik adalah gaya yang diberikan pada balok sehingga balok tersebut mengalami perubahan posisi atau keadaan.

Kegiatan 21. Massa benda adalah berat balok yang tidak di pengaruhi gaya gravitasi, yang

diukur menggunakan neraca pegas dalam satuan gram.2. Jenis permukaan adalah keadaan dasar pada balok, baik itu kasar maupun halus.

Keadaan benda adalah suatu keadaan yang terjadi pada balok, yakni diam, tepat akan bergerak atau bergerak lurus beraturan.

3. Gaya tarik adalah gaya yang diberikan pada balok sehingga balok tersebut mengalami perubahan posisi atau keadaan.

Kegiatan 31. Jenis permukaan adalah keadaan dasar pada balok, baik itu kasar maupun halus.2. Gaya berat adalah besarnya massa balok dikalikan gaya gravitasi yang bekerja

pada balok tersebut.3. Sudut kritis adalah sudut yang terbentuk ketika balok tepat akan bergerak.

Kegiatan 41. Massa benda adalah berat balok yang tidak di pengaruhi gaya gravitasi, yang

diukur menggunakan neraca pegas dalam satuan gram.

Sudut kemiringan bidang adalah sudut yang sengaja di bentuk atau telah ditentukan pada saat balok tepat akan bergerak.

2. Jarak tempuh adalah panjang lintasan yang dilalui balok yang diukur dengan mistar dalam satuan centimeter (cm).

3. Waktu tempuh adalah lamanya waktu yng diperlukan oleh balok untuk menempuh lintasan tertentu,yang diukur dengan stopwatch dalam satuan sekon (s)

Prosedur KerjaKegiatan 1. Hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekanTarik balok dengan neraca pegas seperti pada gambar di bawah ini:

Amati penunjukan neraca pegas pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergerak lurus beraturan. Tambahkan beban di atas balok, dan amati penunjukan neraca pegas pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergeraka lurus beraturan. Lakukan beberapa kali percobaan dengan mengubah-ubah penambahan beban di atas balok. Catat hasil pengamatan pada tabel hasil pengamatan.Kegiatan 2. Hubungan antara keadaan permukaan dengan gaya gesekanGanti permukaan meja atau balok yang lebih kasar/halus. Amati penunjukan neraca pegas pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergerak lurus beraturan. Lakukan kegiatan ini beberapa kali dengan mengganti pernukaan meja atau balok yang lebih kasar/halus. Catat hasil pengamatan pada tabel hasil pengamatan.Kegiatan 3. Menentukan koefisien gesekan statik pada bidang miringPertama-tama menyiapkan alat dan bahan yang akan kita gunakan. Lalu meletakkan bidang di atas meja dengan posisi mendatar ( = 0). Selanjutnya meletakkan balok persegi di salah satu ujung bidang tersebut. Kemudian mengangkat secara perlahan ujung bidang tempat balok persegi berada sehingga sudut kemiringan bidang bertambah. mencatat sudut kemiringan bidang pada saat benda tepat akan bergerak. Setelah itu, mengulangi kegiatan dengan menambah beban pada balok persegi. Lalu mencatat hasil pengukuran tersebut pada tabel hasil pengamatan. Kegiatan ini juga dilakukan dengan pengukuran berulang.Kegiatan 4. Menentukan koefisien gesekan kinetik pada bidang miringPertama-tama mengatur kemiringan bidang dengan sudut yang lebih besar dari sudut kritis (c) yang telah diperoleh pada kegiatan ketiga untuk balok persegi tanpa beban tambahan. Kemudian menjadikan sudut kemiringan ini sebagai 1. Selanjutnya

Tali Katrol

Neraca pegas

Meja

Balok

meletakkan balok di ujung atas bidang yang telah ditentukan panjangnya. Setelah itu, melepaskan balok bersamaan dengan menjalankan stopwacth untuk mengukur waktu tempuh balok persegi bergerak lurus berubah beraturan hingga ke ujung bawah bidang. Lalu mencatat waktu tempuh tersebut sebagai t1. Mengulangi kegiatan tersebut dengan jarak yang berbeda, dan mencatat hasilnya dalam tabel hasil pengamatan.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

HASIL PENGAMATANKegiatan 1Jenis permukaan adalah licinTabel 1. Hubungan antara gaya tarik dengan gaya normalNo Gaya Normal (N) Keadaan benda Gaya Tarik (N)

1 |1,60 ± 0,05|

Tepat akan bergerak1. |1,50 ± 0,05|2. |1,50 ± 0,05|3. |1,50 ± 0,05|

Bergerak lurus beraturan1. |0,50 ± 0,05|2. |0,50 ± 0,05|3. |0,50 ± 0,05|

2 |2,60 ± 0,05|



3 |3,60 ± 0,05|

Tepat akan bergerak1. |3,50± 0,05|2. |3,40± 0,05|3. |3,10± 0,05|


Kegiatan 2Gaya Normal = |1,60 ± 0,05| NTabel 2. Hubungan antara jenis permukaan dengan gaya tarik

Jenis permukaan Keadaan benda Gaya Tarik (N)

I (Halus) Tepat akan bergerak 1. |1,70 ± 0,05|2. |1,90 ± 0,05|3. |1,90 ± 0,05|


II (Lebih Kasar)



III (Kasar)



Kegiatan 3Tabel 3. Gaya gesekan statik pada bidang miringNo Gaya Berat (N) Sudut Kritis (0)

1 |1,60 ± 0,05|1. |25,0 ± 0,5|2. |25,0 ± 0,5|3. |25,0 ± 0,5|

2 |2,60 ± 0,05|1. |24,0 ± 0,5|2. |24,0 ± 0,5|3. |24,0 ± 0,5|

3 |3,60 ± 0,05|1. |21,0 ± 0,5|2. |21,0 ± 0,5|3. |21,0 ± 0,5|

4 |4,100± 0,05|1. |20,0 ± 0,5|2. |20,0 ± 0,5|3. |20,0 ± 0,5|

Kegiatan 4Massa beban = 0,25 kg

Sudut kemiringan bidang = |28,0 ± 0,5|Tabel 4. Gaya gesekan kinetik pada bidang miringNo Jarak tempuh (cm) Waktu tempuh (s)

1 |88,00 ± 0,05|1. |3,0 ± 0,1|2. |3,0 ± 0,1|3. |3,0 ± 0,1|

2 |78,00 ± 0,05|1. |2,5 ± 0,1|2. |2,5 ± 0,1|3. |2,5 ± 0,1|

3 |68,00 ± 0,05|1. |2,0 ± 0,1|2. |2,0 ± 0,1|3, |2,0 ± 0,1|

fANALISIS DATAKegiatan 1: Hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekana. Gaya Normal (N) ¿∨1,60 ±0,05∨N

Tepat akan bergerak

f s = 1,50+1,50+1,50

3 = 1,5 N

δ 1 = |1,50 – 1,5| = 0 N

δ 2 = |1,50 – 1,5| = 0 N

δ 3 = |1,50 – 1,5| = 0 N

∆ f s=δmaks=0 N

fs = | f s ± ∆ f s|

KR = ∆ f s

f s × 100% =

01,5 × 100% = 0 % → 4 Angka Berarti

fs = | f s ± ∆ f s| = |1,5 ± 0|N

Bergerak lurus beraturan

f k = 0,5+0,5+0,5

3 = 0,5N

δ 1 = |0,5 – 0,5| = 0 N

δ 2 = |0,5 – 0,5| = 0 N

δ 3 = |0,5 – 0,5| = 0 N

∆ f k = δmaks=12

NST

¿12 × 0,1 ¿0 ,05 N

KR = ∆ f k

f k × 100% =

0,050,5 × 100% = 10 % → 2 Angka Berarti

fk = | f k ± ∆ f k| = ¿0,5 ± 0,05∨¿N

b. Gaya Normal (N) ¿∨2,10 ±0,05∨N

Tepat akan bergerak

f s = 2,30+2,00+2,10

3 = 2,13 N

δ 1 = |2,13 – 2,30| = 0,17 N

δ 2 = |2,13 – 2,00| = 0,13 N

δ 3 = |2,13 – 2,10| = 0,03 N

∆ f s=δ maks=0 ,17 N

KR = ∆ f s

f s × 100% =

0,172,13 × 100% = 7,98 % → 3 Angka Berarti

fs = | f s ± ∆ f s| = |2,13 ± 0,17|N


f k = 0,70+0,70+0,70

3 = 0,7 N

δ 1 = |0,70 – 0,70| = 0 N

δ 2 = |0,70 – 0,70| = 0 N

δ 3 = |0,70 – 0,70| = 0 N

∆ f k=δmaks=0N

KR = ∆ f k

f k × 100% =

00,7 × 100% = 0 % → 4 Angka Berarti

fk = | f k ± ∆ f k|= | 0,7 ± 0| N

c. Gaya Normal (N) ¿∨2,60 ±0,05∨NTepat akan bergerak

f s = 3,50+3,40+3,10

3 = 3,33 N

δ 1 = |3,33 – 3,50| = 0,16 N

δ 2 = |3,33 – 3,40| = 0,06 N

δ 3 = |3,33 – 3,10| = 0,23 N

∆ f s=δ maks=0,23 N

KR = ∆ f s

f s × 100% =

0,233,33 × 100% = 7,01% → 3 Angka Berarti

fs = | f s ± ∆ f s| = | 3,33 ± 0,23|N


f k = 1,00+1,00+1,00

3 = 1 N

δ 1 = |1 – 1,00| = 0,1 N

δ 2 = |1 – 1,00| = 0 N

δ 3 = |1 – 1,00| = 0 N

∆ f k=δmaks=0N

KR = ∆ f k

f k × 100% =

01 × 100% = 0 % → 4 Angka Berarti

fk = | f k ± ∆ f k|= | 1,00 ± 0| N

Tabel 5. Hubungan antara gaya normal dan gaya gesekanNo Gaya Normal (N) Keadaan Benda Gaya Gesekan (N)

1 |1,60 ± 0,05|

Tepat akan bergerak |1,50 ± 0 ,|

Bergerak lurus

beraturan¿0,5 ± 0,05∨¿

2 |2,10 ± 0,05|

Tepat akan bergerak |2,13 ± 0,17|

Bergerak lurus

beraturan| 0,7 ± 0|

3 |2,60 ± 0,05|Tepat akan bergerak | 3,33 ± 0,23|

Bergerak lurus

beraturan| 1,00 ± 0|

Grafik 1. Hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan static

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.80

0.20.40.60.8

11.2

f(x) = 0.5 x − 0.316666666666666R² = 0.986842105263158

gaya normal

gaya

stati

k

1. Gaya Normal = |1,60 ± 0,05| N

a. Tepat akan bergerak

y¿mx + c

m =yx= fs maks

N

m¿ N . μ s maxN

m¿ μ s= tan θ = tan 1,50o

μ s= 0,026 N

DK=100 % . R2

DK=100 % . 0,9861

DK=98,6 %KR = 100% - DK

KR = 100% - 98,6%

KR = 1,4% → 3 Angka Berarti

∆ μs=KR . μs

∆ μs=1,4 % . 0,026

∆ μs=0,0364 N

μs=|μs ± ∆ μs|

μs=|26.10−3 ± 364.10−4| N

2. Gaya Normal = |2,10 ± 0,05| N



μ s= 0,03 N

DK=100 % . R2

DK=100 % . 0,9861

DK=98,6 %KR = 100% - DK

KR = 100% - 98,6%


∆ μs=KR . μs

∆ μs=1,4 % . 0,03

∆ μs=0,042 N


μs=|3.10−2 ± 42.10−3| N

3. Gaya Normal = |2,60 ± 0,2| N



μ s= 0,058 N

DK=100 % . R2

DK=100 % . 0,9861

DK=98,6 %KR = 100% - DK

KR = 100% - 98,6%


∆ μs=KR . μs

∆ μs=1,4 % . 0,058

∆ μs=0,0812


μs=|58.10−3 ± 812.10−4| N

Grafik 2. Hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan kinetik

1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.80

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

f(x) = 0.3 x + 0.0366666666666669R² = 0.964285714285713

gaya normal

gaya

kin

etik

1. Gaya Normal = |1,60 ± 0,05| N


y¿mx + c

m =yx= fk maks

N

m¿ N . μ k maxN

m¿ μ k=tan θ = tan 0,5 o

μ k= 0,008 N

DK=100 % . R2

DK=100 % . 0,964

DK=96,4 %

KR = 100% - DK

KR = 100% - 96,4%


∆ μk=KR . μk

∆ μk=3,6% .0,008

∆ μk=0,0288

μk=|μk ± ∆ μk|

μs=|8.10−3± 288,10−4| N

2. Gaya Normal = |2,10 ± 0,05| N


m¿ μ k=tan θ = tan 0,7o

μk= 0,012

DK=100 % . R2

DK=100 % . 0,964

DK=96,4 %KR = 100% - DK

KR = 100% - 96,4%

KR = 3,6% →3 Angka Berarti

∆ μk=KR . μk

∆ μk=3,6 % .0,012

∆ μk=0,0432

μk=|μk ± ∆ μk|

μk=|12.10−3 ± 432.10−4| N

3. Gaya Normal = |2,60 ± 0,05| N


m¿ μ s= tan θ = tan 1o

μs= 0,017 N

DK=100 % . R2

DK=100 % . 0,964

DK=96,4 %

KR = 100% - DK

KR = 100% - 96,4%


∆ μs=KR . μs

∆ μs=3,6 % .0,17

∆ μs=0,0612


μs=|17.10−3 ± 612.10−4| N

Kegiatan 2: Hubungan jenis permukaan dengan gaya gesekana. Jenis permukaan I

1. Tepat akan bergerak

μs maks=f s

N=2,10

1,60=1,31 N

μs maks=f s . N−1

dμs maks=|∂ μs maks

∂ f s|d f s+|∂ μsmaks

∂ N |dN

= ¿ = |N−1|d f s+|f s .N−2|dN

∆ μsmaks

μs maks=| N−1

f s . N−1|∆ f s+|f s . N−2

f s . N−1|∆ N

= |∆ f s

f s|+|∆ N

N |∆ μsmaks={|∆ f s

f s |+|∆ NN |}μsmaks

∆ μsmaks={|0,052,10|+|0,05

1,60|}1,31

= {|0,02|+|0,03|}1,31 = {0,051 } 1,31

= 0,07

KR=∆ μs maks

μs maks×100 %

KR=0,071,31

×100%=¿ 5,12 % → 3 Angka Berarti

μs maks=|μs maks ± ∆ μs maks|μs maks=|1,31 ±0,07| N

2. Bergerak lurus beraturan

μk maks=f k

N=0,90

1,60=0,56

μk maks=f k . N−1

dμk maks=|∂ μk maks

∂ f k|d f k+|∂ μk maks

∂ N |dN

= ¿ = |N−1|d f k+|f k . N−2|dN

∆ μk maks

μk maks=| N−1

f k . N−1|∆ f s+|f k . N−2

f k . N−1|∆ N

= |∆ f k

f k|+|∆ N

N |∆ μk maks={|∆ f k

f k |+|∆ NN |}μk maks

¿¿

∆ μk maks={|0,050,90|+|0,05

1,60|}0,56

= {|0,06|+|0,03|}0,56 = {0,09 }0,56

= 0,050

KR=∆ μkmaks

μk maks× 100 %

K R=0,0500,56

× 100 %=8,92% → 3 Angka Berarti

μs maks=|μs maks ± ∆ μs maks| μk maks=|0 , 596 ±0,05| N

b. Permukaan 2 1. Tepat akan bergerak

μs maks=f s

N= 1,9

1,60=1,18 N

∆ μsmaks={|∆ f s

f s |+|∆ NN |}μsmaks

∆ μsmaks={|0,051,9 |+|0,05

1,60|}1,18

= {|0,26|+|0,031|}1,18 = {0,291 } 1,18 = 0,344

KR=∆ μs maks

μs maks×100 %

KR=3,441,18

×100 %=29,12% → 3Angka Berarti

μs maks=|μs maks ± ∆ μs maks| μs maks=|1,18 ± 0,34| N


μk maks=f k

N= 1,0

1,60=0,63 N

∆ μk maks={|∆ f k

f k|+|∆ N

N |}μk maks

∆ μk maks={|0,051,0 |+|0,05

1,60|}0,63

= {|0,05|+|0,031|}0,63 = {0,081 } 0,63 = 0,051

KR=∆ μkmaks

μk maks× 100 %

KR=0,0510,63

× 100 %=8,12% → 3 Angka Berarti

μk maks=|μkmaks ± ∆ μk maks| μk maks=|0,63 ±0,05| N

c. Permukaan 31. Tepat akan bergerak

μs maks=f s

N=1,83

1,60=1,14 N

∆ μsmaks={|∆ f s

f s|+|∆ N

N |}μsmaks

∆ μsmaks={|0,051,83|+|0,05

1,60|}1,14

= {|0,027|+|0,031|}1,14 = {0,058 }1,14

= 0,066

KR=∆ μsmaks

μsmaks×100 %

KR=0,0661,14

× 100 %=5,83% → 3Angka Berarti

μsmaks=|μs maks ± ∆ μs maks| μs maks=|1,14 ± 0,06|


μk maks=f k

N=0,50

1,60=0,31 N

∆ μk maks={|∆ f k

f k |+|∆ NN |}μk ma ks

∆ μk maks={|0,050,50|+|0,05

1,60|}0,31

= {|0,1|+|0,31|}0,31 = {0,41 } 0,31 = 0,13

KR=∆ μkmaks

μk maks× 100 %

KR=0,130,31

× 100 %=41% → 2 Angka Berarti

μk maks=|μkmaks ± ∆ μk maks| μk maks=|0,31 ±0,13| N

Tabel 6. Hubungan antara koefisien setiap permukaan dengan gaya gesekanNo Jenis Permukaan f s (N) μs (N) f k (N) μk (N)1. I 2,10 1,31 0,90 0,562. II 1,9 1,18 1,0 0,633. III 1,83 1,14 0,50 0,31

Grafik 3 Hubungan gaya normal dan gaya gesek statis

1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 2.1 2.150

0.20.40.60.8

11.21.4

f(x) = 1.61544991511036 x − 2.04269100169779R² = 0.729520927492883

fs

gaya

nor

mal

Grafik 4 Hubungan gaya normal dan gaya gesek kinetic

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.10

0.10.20.30.40.50.60.7

f(x) = 0.635714285714287 x − 0.00857142857142934R² = 0.999621403331651

fk

gaya

nor

mal

Kegiatan 3: Menentukan koefisien gesekan statik pada bidang miringMenentukan koefisien gesekan statik pada bidang miringA. Menghitung koefisien gesekan statik

=∆ θ=12

NST busur . π1800

=∆ θ=12

1. 3,141800

=∆ θ=3,14. 0,51800 =¿0,0087 radian

1. Untuk gaya berat |1,60 ± 0,05| N μs=tan θ=tan 25°=¿ 0,466 Analisis ketidakpastian :

d μs=|∂ μs

∂ θ |dθ

¿|∂ tan θ∂ θ |dθ

¿ sec2θ dθ

∆ μs

μs=|sec2θ

tanθ |∆ θ

¿| 1cos2 θ

. cosθsin θ |∆ θ

¿| 1

12

sin2θ∆ θ|

∆ μs=| 2sin 2θ

∆ θ|μs

¿| 2sin 2(25)

0,0087|0,466

¿0,0227 × 0,466¿0,105

KR=∆ μS

μS×100 %=0,105

0,466× 100 %=22,71 %→3 AB

DK=100 %−KR=100 %−22,71 %=77,29 % μS=|μS ± ∆ μs|N ¿|0,466 ± 0,105|N

2. Untuk gaya berat |2,60 ± 0,05|Nμs=tan θ=tan 24 °=0,445

∆ μs=| 2sin 2θ

∆ θ|μs

¿| 2sin 2(24)

0,0087|0,445

¿0,023 ×0,445 ¿0,0104=0,010

KR=∆ μS

μS×100 %=0,010

0,445× 100 %=2,34 %→ 3 AB

DK=100 %−KR=100 %−2,34 %=97,66 % μS=|μS ± ∆ μs|N

¿|0,445± 0,010|N3. Untuk gaya berat |3,60 ± 0,05| N

μS=tanθ=tan21 °=0,383

∆ μs=| 2sin 2θ

∆ θ|μs

¿| 2sin 2(21)

0,0087|0,383

¿0,026 × 0,383 ¿0,0099=0,010

KR=∆ μS

μS×100 %=0,010

0,383× 100 %=2,60 %→3 AB

DK=100 %−KR=100 %−2,60%=97,4% μS=|μS ± ∆ μs|N

¿|0,38 ± 0,01|N4. Untuk gaya berat |4,10± 0,05| N

μS=tanθ=tan20 °=0,363

∆ μs=| 2sin 2θ

∆ θ|μs

¿| 2sin 2(21)

0,0087|0,363

¿0,027× 0,363 ¿0,0098=0,01

KR=∆ μS

μS×100 %= 0,01

0,363× 100 %=2,71% →3 AB

DK=100 %−KR=100 %−2,71 %=97,29 % μS=|μS ± ∆ μs|N

¿|0,36 ± 0,01|NB. Hubungan massa beban dengan koefisien gesekan statik

N=W W =m. g

m=Wg

m1=1,69,8

=0,163 kg = 163 g

m2=2,69,8

=0,265 kg = 265 g

m3=3,69,8

=0,367 kg = 367 g

m4=4,19,8

=0,418 kg= 418 g

Tabel 7. Hubungan antara massa beban dan koefisien gesek statis

No Massa Beban (g) Koefisien gesek statis1 163 0,4662 265 0,4453 367 0,3834 418 0,363

Kegiatan 4: Menentukan koefisien gesekan kinetik pada bidang miring

Grafik .5 Hubungan antara jarak tempuh dengan waktu tempuh kuadrat

65 70 75 80 85 900

0.51

1.52

2.53

3.5

f(x) = 0.05 x − 1.4R² = 1

jarak tempuh

wak

tu te

mpu

h(s)

Analisis grafik

y=mx+c

m= yx

m= st 2 , dimana s=1

2a t 2

m=

12

a t 2

t 2

m=12

a

a=2.ma=2 .0,05=0,1 m /s2

DK=100 % . R2

DK=100 % . 1DK=100 %KR = 100% - DKKR = 100% - 100%KR = 0 % → 4 Angka Berarti∆ a=KR . a∆ a=0 % . 0,1m /s2

∆ a=0m/s2

a=|a± ∆ a|a=|0,1 ± 0|m/s2

Analisis Perhitunganax=g (sin θ−μk cosθ )

μk cosθ=sin θ− ag

μk=sin θ−a

gcosθ

μk=sin 22 °− 0 m /s2

9,8 m /s2

cos22 °

μk=0,375−0

0,927μk=0,385 N

∆ μk=|δ μk

δ a |∆ a+|δ μk

δ θ |∆ θ

¿| −1g cosθ|∆ a+|cosθ .cosθ−(sin θ−a/ g ) (−sin θ )

cos2θ |∆ θ

¿| −1g cosθ|∆ a+|cos2θ−(−sin2θ+

ag sin θ)

cos2 θ |∆ θ

¿| −1g cosθ|∆ a+|cos2θ+sin2θ−a

gsin θ

cos2θ |∆ θ

¿| −1g cosθ|∆ a+|1− a

gsin θ

cos2θ |∆ θ

∆ μk

μk=

|−1g

cosθ|∆ a+|−ag

sin θ

cos2θ |∆ θ

sinθ−a /gcos θ

∆ μk={| −∆ ag (sin θ−a/ g )|+| 1−a

g sin θ

cosθ (sin θ−a/ g )∆ θ|}μk

∆ μk={| 0

9,8(sin 22°−0,19,8 )|+| 1−0,1

9,8sin 22°

cos22 °(sin 22°−0,19,8 )

0,0087|}0,327

¿ {| 0

9,8(0,375 −0,19,8 )|+| 1−0,1

9,8.0,375

0,927(0,375 −0,19,8 )

0,0087|}0,327

¿{| 09,8 (0,365 )|+| 0,996

0,927 (0,365 )0,0087|}0,327

¿ {| 03,577|+|0,996

0,3380,0087|}0,327

¿ {|0|+|0,025|}0,327¿0,008

KR=∆ μk

μk.100 %

¿ 0,0080,327

.100 %

¿2,56% →3 Angka BerartiDK=100 %−2,56 %=97,44 %

μk=|μk ± ∆ μk|¿|0,327 ± 0,008| N

Benda yang bergerak pada permukaan yang lebih kasar gaya geseknya lebih besar daripada benda yang bergerak pada permukaan halus.Hal ini terjadi karena pada bidang sentuh tersebut memiliki koefisien gesek yang lebih besar.

PEMBAHASAN

Berdasarkan analisis hasil eksperimen di atas, kita dapat melihat bahwa pada kegiatan pertama, kita bisa melihat pada grafik jika nilai gaya normal objek besar, maka semakin besar pula gaya gesekan yang dialami oleh benda, baik gaya gesekan kinetik dan gaya gesekan statis. Dan berdasarkan perhitungan koefisien gaya gesekan, ternyata koefisien gesek statis lebih besar dari koefisien gesekan kinetik. Kemudian pada kegiatan kedua, kita dapat melihat bahwa semakin kasar permukaan suatu objek, semakin besar gaya gesekan sehingga nilai koefisien statis dan kinetik gesekan semakin berkurang. Dalam

kegiatan ketiga,ki ta dapat melihat bahwa sudut kritis sangat mempengaruhi nilai koefisien gaya gesekan statis. Semakin besar gaya normal, semakin kecil sudut kritisnya sehingga koefisien gesek statisnya semakin kecil pula. Dan terakhir, pada kegiatan keempat, kita dapat melihat bahwa percepatan tidak mempengaruhi gaya gesek yang terjadi, tetapi hanya mempengaruhi koefisien gaya gesekan.

SIMPULANPada percobaan ini, dapat kami simpulkan bahwa permukaan benda sangat berpengaruh terhadap besarnya gaya tarik terhadap benda tersebut. Semakin kasar permukaan suatu benda, maka semakin besar pula gaya tariknya, begitupun sebaliknya. Selain itu, gaya tarik benda juga dipengaruhi oleh massa benda. Semakin besar massa bendanya, maka semakin besar pula gaya tariknya, begitupun sebaliknya. Selain itu, dapat kami simpulkan juga bahwa, gaya gesekan statik dipengaruhi oleh massa benda. Sedangkan gaya gesek kinetik dipengaruhi oleh jarak tempuh benda. Semakin besar jarak tempuh benda melalui bidang miring, maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan oleh benda tersebut untuk sampai ke ujung bawah bidang.

REFERENSI[ 1 ]Herman dan Asisten LFD. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Makassar: Laboratorium Fisika Dasar UNM.

gaya geseka

Documents