Laporan Praktikum Fisika – Penentuan Koefisien Gesek

Praktikum Penentuan Koefisien Gesek

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan ini benyak sekali peralata yang di gunakan untuk mempermudah melakukan pekerjaan. Alat-alat tersebut diciptakan manusia dari yang paling sederhana sampai yang paling rumit, seperti pesawat terbang, motor mobil, telepon dan lain-lain. Alat yang digunakan untuk memudahkan manusia melakukan pekerjaan atau kegiatan disebut pesawat.

Ada dua jenis pesawat yaitu pesawat sederhana dan pesawat rumit. Pesawat sederhana adlah alat bantu kerja yang bentuknya sederhana , contohnya tuas, bidang miring dan katrol. Pesawat rumit adala pesawat yang terdiri atas susunan beberapa pesawat rumit, contohnya pesawat terbang, pesawat telepon, motor, televisi dan lainnya.

Pesawat sederhana adalah segala jenis perangkat yang hanya membutuhkan satu gaya untuk bekerja. Suatu gaya terjadi akan menyebabkan gerakan sepanjang suatu jarak tertentu. Kerja yang timbul adalah hasil gaya dan jarak. Jumlah kerja yang dibutuhkan untuk mencaai sesuatu bersifat konstan walaupun demikian jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mencapai hal ini apat dikurang dengan menerapkan gaya yang lebih sedikit terhadap jarak yang lebih jauh. Dengan kata lain, peningkatan jarak akan mengurangi gaya yang dibutuhkan. Rasio antara keduanya disebut keuntungan mekanik.

Pesawat sederhan bidang miring adalah permukaan rata yang menghubungkan dua tempat yang berbeda ketinggiannya. Contohnya, dengan dibuat berkelok-kelok pengendara kendaraan bermotor lebih mudah melewati jalan yang menanjak. Orang yang memindahkan drum kedalam baik truk dengan menggunakan papan sebagai bidang miringnya. Dengan demikian drum barat yang besar ukurannya dengan mudah dipindahkan keatas truk.

Bidang miring memiliki keuntugan yaitu kita dapat memindahkan benda ketempat yang lebih tingg dengan gaya yang lebih kecil. Keuntungan budang miring tergantung padapanjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang , semakin besar atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan.

Namun demikian , bidang miring juga memiliki kelamahan yaitu jarak yang di tempuhuntuk memindahkan benda menjadi lebih jauh. Prinsip kerja bidang miring juga dapat di temukan dibeberapa perkakas. Contohnya kapak, pisau , obeg dan lainnya. Berbeda dengan bidang miring lainnya, pada perkakas yang bergerak adalah alatnya.

Pada saat menggunakan bidang iring itu tentu terjadi gesekan-gesekan. Gesekan akan terjadi bila antara dua permukaan benda saling bersentuhan satu sama lain , baik itu terhadap udara air atau pun benda padat lainnya. Ketika sebuah benda bergerak mak apermukaan benda tersebut akan bersentuhan dan terjadi gesekan antara kedua benda. Gaya gesekan juga selalu terjadi antara permukaan benda padat yang bersentuhan sekalipun benda tersebut sangat licin, akan terlihat kasar dalam skala mikroskopis. Ketika sebuah benda bergerak , misalnya ketika sebuah buku didorong diatas permukaan meja, gerakan buku tersebut mengalami hambatan dan akhirya akan berhenti karena terjadi sebuah gesekan antara permukaan buku dengan udara. Dalam hal ini jika permukaan suatu benda bergesekan dengan permukaan benda lain, masing-masing benda akan melakukan gaya gesek antara satu dengan yang lain.

B. Tujuan

1. Menentukan koefisien gesekan statis dan koefisien gesekan kinetis dar dua permukaan.
2. Menentukan kecepatan dan percepatan gerak benda pada bidang miring.

Bab II. Landasan teori

Koefisien gesekan timbul Karena adanya perpaduan antara dua permukaan, oleh karena itu dalam melukis vector gaya gesekan selalu ada permukaan yang bertemu. Koefisien gesekan dibedakan menjadi dua jenis yaitu koefisien gesek statis dan koefisien gesek kinetis. Koefisien gesek satis adalah koefisien gesek antara dua permukaan diam, sedangkan koefisien gesek kinetis adalah koefisien gesekan yang terjadi pada benda-benda yang beradu dimana benda satu bergerak relative terhadap benda lainnya.

Bila ditinjau dari sifat geraknya maka kemungkinan harga koefisien statis (µs) adalah µs<µk. Apabila ditinjau dari sebuah benda pada bidang miring.

Pada saat benda tepat akan bergerak, maka posisi itu berlaku

∑Fx = 0 dan  ∑Fy=0.

Dengan meninjau gaya-gaya yang bekerja pada benda maka dapat dibuktikan bahwa

µs= tan , dimana  adalah sudut kemiringan bidang terhadap bidang horizontal. Selanjutnya bila ditinjau saat benda meluncur kebawah maka akan berlaku :

∑Fx = m.a dan  ∑Fy=0

Dari kedua syarat di atas dapat dibuktikan bahwa koefisien gesekan kinetis dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :

µk= tan -(2s/t^2.gcos )

keterangan :

= sudut kemiringan

= jarak

= waktu

(Tim Fisika Dasar,2015:27)

Permukaan sebuah bena meluncur diatas permukaan beda lain masing-masing benda akan saling melakukan gaya gesekan, sejajar dengan permukaan. Gaya gesekan terhadap tiap benda berlawanan arahnya dengan arah gerakannya relative terhadap benda “lawan ”nya. Jadi jika sebuah balok meluncur dari kiri ke anan diatas permukaan sebuah meja. Suatu gaya gesek kekiri akan bekerja terhadap meja. Gaya gesekan juga ada yang bekerja dalam keadaan tidak terjadi gerakan relatif. Suatu gaya horizontal terhadap sebuah peti berat yang terletak dilantai mungkin saja tidak cukup besar untuk menggerakkan peti itu. Karena gaya tersebut terimbangi oleh suatu gaya gesekan yang besarnya sama dengan berlawanan arah, yang dikerjakan oleh lantai terhadap peti (Francis,1998).

      Gaya gesekan adalah gaya yang timbul akibat persentuhan langsung antara dua permukaan benda dengan arah berlawanan terhadap kecenderungan arah gerak benda. Jika sebuah balokyang beratnya w diletakkan pada bidan datar dan pada balok tidak bekerja gaya luas , maka besarnya gaya normal (N) sama dengan besar berat (W) sesuai persamaan :

N=W

Keterangan : N= gaya normal

W : besar berat

Gaya normal adalah gaya yang ditmbulkan oleh alas bidang dimana benda ditempatkan dan tegak lurus terhadap bidang itu  :

N = m.g.cos

Sesuai persamaan diatas jika sebuah benda dengan massanya m , benda pada bidang miring yang lain dengansudut kemiringan maka besarnya gaya normal (N) sama dengan mgcos  (Zaelani ,2006).

Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda kan bergerak. Benda-benda yang dimaksud disini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair ataupun gas. Gaya gesek antara dua benda padat misalnya adalah gaya gesek statisdan gaya gesek kinetis. Sedangkan antara benda padat dan cair ataupun gas disebut gaya stokes. Gaya gesek dapat merugian ataupun menguntungkan. Panas pada proses yang berputar , engsel pintu yang berderit dan sepatu aus adala contoh kerugian yang disebabkan gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gesekan kakinya hanya menggelincir diatas lantai. Tanpa adanya gaya gesek tidak akan tercipta parasut. (Giancolli,1998)

      Pada gaya gesek terdapat gaya normal yaitu gaya yag dilakukan benda terhadap benda lain dengan arah tegak lurus bidang antara permukaan benda. Secara matematika hubungan antara gaya gesek dengan gaya normal adalah sebagai berikut :

Fs < µk . N dan Fs > µs . N

Tanda sama dengan itu menunjukkan bila gaya gesek mencapai maksimum. Besar µk dan µs tergantung pada sifat permukaan yang saling bergesekan harganya bisa lebih besar dari suatu yang biasanya lebih kecil (Faradah,1987)

Hukum-hukum tentang gesekan adalah hukum yang berdasarkan pengalaman. Gesekan suatu benda yang menggelinding diatas permukaan dilawan oleh gaya yang timbul akibat perubahan bentuk permukaan yang bersinggungan. Contoh sebuah kubus diam pada suatu bidang miring memiliki sudut, kemudian diperbesar sudutnya maka kubus akan mulai tergelincir. (Astuti,1997).

Dalam percobaan kali ini akan berlaku hukum newton I dan II. Hukum newton I menyatakan “setiap benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan kecuali jika dipaksa untuk mengubah keadaan ini oleh gaya-gaya yang berpengaruh padanya”. Sesungguhnya hukum newton ini memberikan pernyataan tentang kerangka acuan. Pada umumnya percepatan suatu benda bergantung kerangka acuan mana ia diukur. Hukum ini menyatakan bahwa jika tidak ada benda lain didekatnya (artinya tidak ada gaya yang bekerja, karena setiap gaya harus dikaitkan dengan benda dan dengan lingkungannya) maka dapat dicari suatu keluarga kerangka acuan sehingga suatu partikel tidak mengalami percepatan.(Silaban,sucipto: 1985)

Hukum newton II menyatakan “percepatan yang dialami oleh suatu benda sebanding dengan besarnya gaya yang bekerja dan berbanding terbalik dengan massa benda dan a adalah vector percepatannya(Wijaya:2007).

Sebagai contoh adalah saat kita mendorong buku yang berada diatas meja kemudian dilepaskan. Buku itu akan bergeser dan kemudian bergerak. Menurut hukum newton II , perubahan gerak ini disebabkan oleh adanya gaya yang arahnya berlawanan dengan arah gerak buku itu. Kalau gaya itu tidak ada tentulah buku tidak bergerak beraturan. Menurut hukum newton I gaya gesekan. Pernyataan itu dapat ditulis sebagai berikut:

Fgesekan = µN

Jika gaya yang kita berikan kecil , gaya gesek statis pun kecil. Makin besar gaya gesekan statis itu maka makin besar gaya gesekan yang kita berikan. Benda bergerak kearah gaya yang kita berkan. Benda bergerak kearah gaya yang kita berikan. Ini berarti gaya gesek tidak dapat bertambah besar lagi. Gaya gesekan statis mencapai maksimum. Nilai maksimum ini dsebut juga gaya gesekan (statis maksimum) untuk dua permukaan yang bergesekan. Pada saat gaya gesekan maksmum benda kan tetap bergerak. (Anonim:2008)

     Gaya gesek selalu bekerja pada permukaan benda padat yang saling bersentuhan , sekalipun benda tersebut sangat licin dan permukaan benda juga sangat licin tetap sangat kasar pada skala mikroskopis. Ketika benda bergerak , tonjolan-tonjolan mikroskopis ini mengganggu gerak tersebut. Pada tingkat ataom tonjolan pada permukaan lainnya , sehingga gaya- gaya listrik diantara atom dapat membentuk ikatan kimia , sebagai penyatu benda bergerak misalnya ketika mendorong sebuah buku pada permukaan meja , gerakan buku tersebut mengalami hambatan dan akhirnya akan berhenti. Hal ini disebabkan oleh pembentukan dan pelepasan ikatan tersebut. (Giancolli,2001:102)

Bab III. Metode Praktikum

A. Alat dan bahan

·         Papan luncur 1 buah

·         Balok kayu 1 buah

·         Mistar ukur

·         stopwatch

B. Prosedur kerja

I. Menentukan koefisien gesek statis

1. Meletakkan balok kayu diatas papan luncur.
2. Perlahan-lahan mengangkat papan luncur sampai balok mencapai posisi dimana balok mencapai posisi dimana balok tepat akan bergerak. Dihentian pengankatan balok dan menahan papan luncur pada posisi tersebut.
3. Mengukur harga x dan h lalu memasukkannya kedalam tabel data.
4. Mengulangi langkah a,b,c dengan harga x yang berbeda-beda.
5. Kemudian dhitung koefisien gesek statisnya.
6. Setelah itu melaporkan haasil pengamatan  yang diperoleh beserta ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relatifnya.
7. Menyimpulkan hasil percobaan yand dilakukan.

II. Menentukan koefisien gesek kinetis

1. Meletakkan balok kayu diatas papan luncur.
2. Perlahan-lahan mengangkat papan luncur menghentikannya ketika balok kayu mulai bergerak meluncur kebawah pada saat itu hidupkan stopwatch dan hentkan stopwatch saat balok tepat mencapai ujung papan luncur, catat waktu yang diperoleh didalam kolom data.
3. Ukur jarak x,h,dan s pada posisi itu dan mencatat nya pada kolom data.
4. Mengulangi langkah a,b,c dengan harga x yang berbeda-beda.
5. Kemudian dihitung koefisien gesek kinetisnya.
6. Setelah itu melaporkan haasil pengamatan  yang diperoleh beserta ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relatifnya.
7. Menyimpulkan hasil percobaan yand dilakukan.

3.4.   Analisis Data

1.      Menentukan koefisien gesekan statis

a)      Koefisien gesekan statis masing-masing percobaan

µsn = tan Ѳ  = hn/Xn

b)      Rata rata koefisien gesekan statis

µs = Σ µsn/n

c)      Ketidakpastian gesekan statis

∆ µsn = ǀ µs – µsn ǀ

d)     Rata rata ketidakpastian gesekan statis

∆ µs = ∆ µsn / n

e)      Ketidakpastian mutlak

KM = ∆ µs / µs

f)       Ketidakpastian relative

KM = ∆ µs / µs x 100 %

g)      Hasil koefisien gesekan statis

H = ǀ µs ± ∆ µs ǀ

2.      Menentukan koefisien gesekan kinetis

a.       Koefisien gesekan kinetis masing-masing percobaan

µkn = hn / Xn – 2 sn² / tn² – g Xn

b.      Rata rata koefisien gesekan kinetis

µk = Σ µkn / n

c.       Ketidakpastian gesekan statis

∆ µkn = ǀ µk – µkn ǀ

d.      Rata rata ketidakpastian gesekan statis

∆ µk = ∆ µkn / n

e.       Ketidakpastian mutlak

KM = ∆ µk / µk

f.       Ketidakpastian relative

KM = ∆ µk / µk x 100 %

g.      Hasil koefisien gesekan statis

H = ǀ µk ± ∆ µk ǀ

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

A. Hasil

Tabel I. Pengukuran Tinggi Titik Tepat saat Benda Tergelincir

Tabel II.

b)   Menentukan koefisien gesekan kinetis

4.2. Pembahasan

Pada percobaan atau praktikum kali ini yaitu tentang gesekan. Adapun media yang digunakan adalah papan luncur, balok kayu, mistar ukur dan stopwatch. Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan koefisien gesekan statis dan koefisien gesekan kinetis dari dua permukaan dan juga untuk menentukan kecepatan dan percepatan gerak benda pada bidang miring. Jadi jelas bahwa pada praktikum kali ini menggunakan bidang miring. Pada praktikum kali ini dibedakan menjadi dua kali percobaan yaitu : yang pertama menentukan koefisien gesekan statis dan yang kedua menentukan koefisien gesekan kinetis. Yang mana setiap percobaan terdiri dari tiga kali uji coba.

Pada percobaan yang pertama yaitu menentukan koefisien gesekan statis. Pada percobaan yang pertama ini hanya  menentukan posisi saat benda akan bergerak. Jadi, pada percobaan yang pertama ini hanya menentukan X dan h nya saja. Dari percobaan yang pertama ini yang dilakukan tiga kali percobaan maka di dapatlah data sebagai berikut : 

–          Rata rata koefisien gesekan statis

–          Rata rata ketidakpastian gesekan statis

–          Ketidakpastian mutlak

–          Ketidakpastian relative

–          Hasil koefisien gesekan statis

Dari data diatas dapat dikatakan bahwa data tersebut tidak valid atau tidak akurat ini bisa dilihat dari x atau panjang bidang miring yang di gunakan pada bidang itu seharusnya berbeda sesuai dengan prosedur kerja di dalam buku panduan praktikum fisika dasar tapi kami sewaktu praktikum kemarin menggunakan x atau panjang bidang miring yang sama, yamh kedua adalah h atau ketinggian bidang miring itu seharusnya tidak sama semua karena sulit bisa mendapatkan hasil yang sama ini karena kita menghtung ketinggian bidang miring saat benda akan mulai bergerak, jadi itu bisa dikatakan mustahil mendapatkan hasil yang sama. Yang ketiga adalah pada saat praktikum kami menggunakan papan luncur yang manual jadi pada saat mengangkat bidang miring tersebut pasti ada kesalahan baik itu disengaja maupun tidak disengaja. Yang terakhir adalah ketidaktelitian pada saat mengukur baik itu pada saat mengukur panjang (x), maupun mengukur tinggi (h). jadi dapat kikatakan bahwa data yang dihasilkan itu tidak akurat.

Pada percobaan kedua yaitu menentukan koefisien gesekan kinetis. Pada percobaan kedua ini baru ditentukan semua yaitu : x, h, s dan t karena kita mengukur benda dari mulai akan bergerak sampai ia menuju titik akhir bidang miring. Dari percobaan yang kedua ini dilakukan 3x percobaan maka didapatkan hasil berikut :

–          Rata rata koefisien gesekan kinetis

–          Rata rata ketidakpastian gesekan kinetis

–          Ketidakpastian mutlak

–          Ketidakpastian relative

–          Hasil koefisien gesekan kinetis

Dari data diatas bisa dikatakan bahwa data tersebut lebih sedikit akurat dari pada data percobaan pertama karena (h) itu sudah bervariasi atau berbeda beda tidak seperti pertama yang h nya sama. Ini berarti keakuratan data sedikit lebih baik tetapi masih terdapat kealahan yang membuat data tersebut yang membuat data tersebut kurang akurat. Yang pertama adalah sama seperti percobaan yang pertama yaitu kesalahan pada x. pada percobaan yang kedua ini kami tetap menggunakan x yang sama, jadi ini merupakan salah satu factor yang membuat kurang akuratnya data tersebut. Yang kedua adalah sama dengan percobaan pertama yaitu pada saat mengangkat bidang miring yang digunakan, pada saat mengangkat bidang miring itu pasti ada kesalahan seperti saat menahan bidang miring tersebut pasti ada kesalahan seperti saat menahan bidang miring pada saat mengukur itu terdapat gerakan gesaekan jadi ketinggiannya tidak tidak seperti yang seharusnya.

Jadi dapat disimpulkan bahwa pada praktikum kali ini tentang gesekan itu ketidakakuratan atau ketidak validan data yang di dapat itu di sebabkan oleh factor-faktor berikut :

–          Tidak membaca buku panduan praktikum saat melakukan praktikum

–          Keadaan alat yang digunakan pada saat praktikum

–          Ketidaktelitian pengamat pada saat membaca hasil pengukuran.

–          Ketidaktepatan pengamat saat menekan stopwatch saat benda mulai bergerak sampai menuju akhir lintasan atau bidang miring

Bab V. Penutup

A. Kesimpulan

1. bidang miring merupakan salah satu contoh dari pesawat sederhana
2. Permukaan benda yang meluncur diatas benda lain masing masing akan saling melakukan gaya gesekan, sejajar dengan permukaan
3. gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak
4. koefisien gesekan di bedakan menjadi dua jenis yaitu koefisien gesekan statis dan koefiien gesekan kinetis
5. koefisien gesekan statis dapat di cari dengan menggunakan rumus : µsn = tan Ѳ  = hn/Xn
6. koefisien gesekan kinetis dapat di cari dengan menggunakan rumus : µkn = hn / Xn – 2 sn² / tn² – g Xn
7. harga koefisien statis adalah  µs ≤  µk

5.2. Saran

      Saran untuk praktikum selanjutnya agar lebih teliti saat melakukan percobaan yaitu saat mengukur tinggi, panjang bidang miring, saat menggunakan bidang miring, saat menggunakan stopwatch. Karena kita menggunakan bidang miring dan stopwatch dengan cara manual.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2008 : teori-teori gesekan. Diakses pada 05 november 2015 (http://basichysich.blogspot.com)

Astuti, Asri. 1997. Diktat Fisika Dasar 1. Jember : universitas jember

Faradah, Inang. 1987. Fisika jilid 1 edisi ke-3. Jakarta : erlangga

Francis. 1998. Fisika jilid 2. Jakarta : erlangga

Giancoli. 1998. Fisika edisi kelima jilid 2. Jakarta : erlangga

Silaba dan Sucipto. 1985. fisika dasar jilid 1. Jakarta : erlangga

Tim fisika dasar. 2015. Panduan praktikum fisika dasar 1. Jambi : universitas jambi

Zaelani, ahmad, dkk. 2006. 1700 bank soal bimbingan belajar itu berbeda.  Bandung : yrama widya