DASAR TEORI

Gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis

Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi mikro antar kedua peremukaan 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(tepatnya koefisien gaya gesek)menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan

permukaan yang kasar,akan tetapi dewasa ini tidak lagi demikian.Konstruk mikro(nano

tepatnya)pada permukaan benda padat menyebabkan gesekan menjadi minimum bahkan

cairan tidak lagi dapat membasahinya(efek lotus).

Untuk benda yang dapat menggelinding terdapat pula jenis gaya gesek lain yang ddisebut

gaya gesek menggelinding(rolling friction).

Untuk benda yang berputar tegak lurus pada permukaan atau berspin,terdpat pula gaya

gesek spin(spin friction).

Gaya gesek antara benda padat dan fluida disebut sebagai gaya Coriolis-stokes atau gaya

viskos(viskos force).

Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu

sama lainnya.seperti contoh gerakan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah

pada bidang miring.Koefisien gesek statis umumnya dinotasikn 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 statif dikalilan dengan gaya normal

f= µs F n.

Ketika tidak ada gesekan yang terjadi,gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol hingga

gaya gesek maksimum.

Setiap gaya yang lebih kecil dari gya gesek maksimum yang berusaha untuk

menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh gaya gesekan yang setara dengan

besar gaya tersebut,namun berlawann arah.

Setiap gaya yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan

terjadi,setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statif tidak lagi dapat digunakan untuk

menggambarkan kinetika benda,sehingga digunakan gaaya gesek kinetis.

Gaya gesek kinetis atau dinamis terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama

lainnya dan sling bergesekan.Koefiien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan

µk,dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang sama.

Misalnya sebuh balok yang beratnya W diletakkan pada lantai.balok memberikan gaya

tekan pada lantai sebesar W.

N N

W

Gaya tekan ini diimbangi oleh lantai dengan memberikan gaya normal N(N=W)sehingga

benda dalam keadaan seimbang(diam).Pada balok kemudin di berikan gaya F cukup

kecil,balok masih diam(seimbang).karena gaya F masih dapat diimbangi oleh gaya gesek

fs.Gaya gesek yang timbul pada balok yang masih diam ini disebut gaya gesek

statif(fs).Bila gaya F diperbesar,gaya fs pun makin besar selama balok itu masih diam.

N

fs F=fs

W

Bila gaya F terus diperbesar,suatu saat fs akan mencapai harga maksimumnya(fsm),saat

ini balok tepat saat akan bergerak,artinya bila gaya F ditambah lagi sedikit saja,maka

benda akan bergerak

N

fk F>fs>fk

w

Ketika balok sudah bergerak,gaya geseknya lebih kecil dari pada gaya gesek statis

maksimum.gaya gesek yang timbul saat benda sudah bergerak disebut gaya gesek

kinetis(fk).

⇒Gaya gesek statis terjadi pada saat benda masih diam

⇒Gaya gesek kinetis terjadi pada saat benda sudah bergerak

⇒Gaya gesek kinetis lebih kecil dari pada gaya gesek statis(fk<fs)

Kekasaran permukaan bidang sentuh mempengaruhi besar kecilnya gaya

gesekan,kekasaran permukaan bidang sentuh ini dinyatakan dalam koefisien(µ).Koefisien

gesekan terdiri atas dua jenis yaitu koefisien gesekan statis(µs)dan koefisien gesekaan

kinetis(µk).

Koefisien gesekan statis selalu lebih besar dari pada koefisien gesekan kinetis(µs>µk).

Besar kecilnya gaya gesekan,selain bergantung pada koefisien gesekan bidang

sentuh,bergantung pula pada gaya normal(N).Hubungan gaya gesek(f),koefisien

gesek(µ),dan gaya normal (N).

Hubungan antara koefisien gesek statis(µs) dengan gya gesekan statis yaitu:

fsm=µs N

Dengan:

fs=gaya gesekaan statis(N)

fk=gaya gesekan kinetis(N)

N=gaya normal(N )

µs=koefisien gesekan statis

µk=koefisien gesekan kinetis,

Nilai koefisien gesekan dari dua permukaan yang bergesekan menunjukkan nilai

kekasaran kedua permukaan tersebut,nilai ini berkisar antara 0 dan1.Jadi secara

matematis nilai koefisien gesekan(µ)ini dapat dinyatakan:

0¿ µ¿ 1 artinya:

µ=0 bila permukan yang bergesekan licin sempurna

µ=1 bila permukan yang bergesekan sangat kasar

Besarnya gaya gesek kinetis bergantung pada sifat antara dua permukaan benda yang

bersentuhan dan tidak bergantung pada luas permukaan bidang sentuh.

Sifat kasar atau licinnya permukaan bidang yang bersentuhan dinyatakan oleh suatu

koefisien yang disebut koefisien gesekan.

Hubungan antara koefisien gesek statis(µs) dengan gaya gesekan statis:

Hubungan antara koefisien gesek kinetis(µk)dengan gaya gesekan kinetis:

Fsm=µs N

Fk=µk N

Untuk bidang miring besarnya:

Fs=m g Sinθ s

N=m g Cosθ s

Karena bergerak maka:

µk=Tg θ k

fk=µk N

IV.PROSEDUR EKSPERIMEN

a.Menggantungkan pegas pada statif,kemudian menimbng berat balok

b.Meletakkan balok pada bidang datar,kemudian menarik balok dengan

pegas.Dengan melihat skala pegas menentukan fs yaitu ketika menarik

pegas,balok tetap dalam keadaan diam.dan fsm pada saat balok tepat

akan bergerak.

c.Melakukan percobaan seperti diatas msing-masing sebanyak tiga kali.

d.Meletakkan balok pada sisi kanan,dan mengangkat sisi kanan tersebut

sampai balok tepat akan bergerak,kemudiaan mengukur besar sudut(f)

yang terjadi pada papan sisi kiri.

e.Menentukan besar dari fsm,fk,µs,dan µk setelah mengetahui besar sudut.

f.Mengulangi percobaan no 4 dan 5 sebanyak tiga kali.

V.DATA HASIL PENGAMATAN

Untuk bidang datar

Berat

balok

(F=m.g)

fs fsm fk µs µk

0,9 1,1 0,7 0,33 0,26

2,7 1,2 1,1 1,2 0,44 0,44

1,1 0,9 1,0 0,41 0,37

3,6 4,1 2,7 0,47 0,35

7,6 3,7 4,7 2,8 0,48 0,36

4,4 4,8 2,6 0,57 0,34

Untuk bidang miring

Berat

balok

(F=m.g

)

θs fs θ sm fsm θk fk µs µk

20º 0,92 23º 1,05 28º 1,35 0,36 0,53

2,7 17º 0,78 22º 0,99 29º 1,43 0,31 0,55

20º O,92 25º 1,13 26º 1,24 0,36 0,49

19º 2,43 24º 3,04 26º 3,54 0,34 0,49

7,6 23º 2,96 24º 3,04 27º 3,57 0,42 0,51

20º 2,58 25º 3,19 26º 3,50 0.36 0,49

VI.ANALISIS DATA

Untuk bidang data

a.Balok I

N

o.

μs |μs−μs| |μs−μs|2

1. 0,26 0,02 4.104

2. 0,19 0.05 25.10−4

3. 0,26 O,02 4.10−4

0,71 33.10−4

μs =

0 ,713

Ralat mutlak (Δ)

Δ=√|μs−μs|

n(n−1)

2

= √5,5 .10−4

=2,3.10−2

=√33 .10−4

6

Ralat Nisbi (I) Ketelitian(K)

I=

Δμ

x100% K=100%-I

=

2,3.10−2

24 . 10−2. 100 %

=100%-9,6%

=0,096.100% =90,4%

No μk |μk−μk| |μk−μk|2

1 0,37 0,06 36.10−4

2 0,48 0,05 25.10−4−4

3 0,44 0,01 1.10−4

1,29 62.104

μk=1, 29

3

=0,43

Ralat Mutlak (Δ ) Ralat Nisbi( I )

Δ=√|μk−μk|

n (n−1 )

2

I=

Δμk

×100%

=√62. 10−4

6 =

3 ,21 .10−2

43 . 10−2×100 %

=√10 ,33 . 10−4 =0,07¿100 %

=3,21.10−2

=7%

Ketelitian(K)

K=100%-7%

=93%

b.Balok 2

No μs |μs−μs| |μs−μs|2

1 0,42 0,02 4.10−4

2 0,44 0 0

3 0,47 0,03 9.10

1,33 13.10−4

μs=1, 33

3

=0,44

Ralat Mutlak( Δ ) Ralat Nisbi( I )

Δ=√ |μs−μs|2

n−(n−1 ) I=

Δμs

×100 %

=√13 .10−4

6 =

1, 47×10−2

44×10−2×100 %

=√2 ,17×10−4 =0,03¿100 %

=1,47¿10−2 =3%

Ketelitian(K)

K=100%-3%

=97%

No μk |μk−μk| |μk−μk|2

1 0,54 0,01 1.104

2 0,53 0,02 4.10−4

3 0,59 0,04 16.10−4

1,66 21.10−4

μk =

1, 663

=0,55

Ralat Mutlak(Δ )

Δ =√|μk−μk|n( n−1 )

2

=√3,5 .10−4

=√21.10−466 =1,87.10

−2

Ralat Nisbi ( I ) Ketelitian (K)

I=

Δμk

×100% K=100%-3%

=

1, 87 .10−2

55 .10−2×100 %

=97%

=0,03¿100 %

=3%

Untuk bidang miring

a .Balok I

No μs |μs−μs| |μs−μs|2

1 0,36 0,02 4.10−4

2 0,31 0,03 9.10−4

3 0,36 0,02 4.10−4

1,03 17.104

μs=1 , 03

3

=0,34

Ralat Mutlak (Δ ) Ralat Nisbi( I )

Δ=√|μs−μs|n(n−1)

2

I=

Δμs

×100%

=√17 .10−4

6 =

1, 68 .10−2

34 . 10−2×100 %

=√2 ,83 .10−4 =0,05¿ 100%

=1,68.10−2

=5%

K=100%-3%

=95%

No μk |μk−μk| |μk−μk|2

1 0,53 0,01 1.10−4

2 0,55 0,03 9.10−4

3 0,49 0,03 9.10−4

1,57 19.104

μk=1, 57

3

=0,52

Ralat Mutlak (Δ ) Ralat Nisbi (I )

Δ =√|μK−μK|n (n−1 )

2

I=

Δμk

×100%

=√19 .10−4

6 =

1,78×10−2

52×10−2×100 %

=√3 ,14 .10−4 =0,03¿100 %

=1,78.10−2

=3%

Ketelitian (K)

K=100%-3%

=97%

b.Balok II

No μs |μs−μs| |μs−μs|2

1 0,34 0,03 9.10−4

2 0,42 0,05 25.10−4

3 0,36 0,01 1.10−4

1,12 35.10

μs=1 , 12

3

=0,37

Ralat Mutlak (Δ ) Ralat Nisbi (I )

Δ=√|μs−μs2|n(n−1 ) I=

Δμs

×100%

=√35 .10−4

6 =

2,4 .10−2

37 . 10−2×100 %

=√5 , 83.10−4 =6,5%

=2,41.10−2

Ketelitian (K )

K=100%-6,5%

=93,5%

No μk |μk−μk| |μk−μk|2

1 0,49 0,01 1.10−4

2 0,51 0,01 1.10−4

3 0,49 0,011.10

−4

1,49 3.104

μk= 1, 49

3

=0,50

Ralat Mutlak (Δ )

Δ=√|μk−μk|

n (n−1 )

2

=√0,5 .10−4

=√ 3 .10−4

6 =0,71.10−2

Ralat Nisbi (I ) Ketelitian (K )

I=

Δμk

×100% K=100%-1%

=

0 ,71 .10−2

50 .10−2 ¿100 % =99%

=0,01¿100 %

=1%

VII.PEMBAHASAN

N=F sin 37º

1.

a) F= 30 N

F sin 37º=30(0,6)=1,8

F cos37º=30(0,8)=24

*Σfy=0

F-W+ F sin 37º=0

N=W-Fsin 37º

=10,4 (10)-18

=104-18

=80 N

Fsm=μs .N

=0,4(86)

=344.10−1

=34,4

Karena Fs> F cos 37º

Maka balok tidak akan bergerak/diam,a=0

b.F=40 N

F Sin 37=40 (0,6)=24 =0,4(80)=32 N

F cos 37=40(0,8)=32 Karena fsm= f cos 37 maka balok tepa

* Σ F y=0 t akan bergerak a=0

N-W= F sin 37=0

N=W- F sin 37

N= 80 N

Fsm=μs N

c)F=50 N

F sin 37=50(0.6)=30

F cos 37=50 (0,80=40

*Σ Fg=0

N-W+Fsm 37=0

N=W-Fsin 37

N=104-30=74 N

Fsm=μs N

=0,4(74)

=29,6 N

F cos 37=40 N

Fsm=29,6 N

Karena Fsm < F cos 37

Maka balok bergerak dan gaya gesekan yang bekerja pada balok adalah gaya

gesek kinetis

Fk= μk N

=0,2 (74)

=14,8N

Karena balok bergerak maka berlaku

ΣF= m a

a=

ΣFm

=

F cos37m

=

40−14 (8)10 , 4

=2,4 m/s2

2.μs=N=m a

μs m g=m a

0,75.10 =a

a =7,5 m/s2

VIII.KESIMPULAN

Gaya gesekan di bedakan menjadi dua macam yaitu gaya gesek statis (fs) dan gaya

gesek kinetis (fk).

Gaya gesek kinetis terjadi pada saat benda masih diam

Gaya gesek kinetis terjadi pada saat benda sudah bergerak

Gaya gesek kinetus lebih kecil dari pada gaya gesek statis (fk< fs)

Kekasaran permukaan benda mempengaruhi koefisien gesekannya.semakin kasar

permukaan benda yang bergsekan,semakin besar pula koefisien gesekannya.

Koefisien gesekan bergantung pada kekasaran dari permukaan kedua bend yang

bersentuhan,selain bergaantung pada koefisien gesekan,juga bergantung pada gaya

normal.