Tujuan PercobaanMenentukan Koefisien gesekan statis suatu benda.

Alat dan Bahan Balok kayu 2 buah Benang secukupnya Neraca ohaus 1 buah Katrol 1 buah Papan luncur 1 buah Meter 1 buah Kerikil(beban tambahan) secukupnya

Rumusan MasalahApa saja yang mempengaruhi nilai koefisien gesekan suatu benda

HipotesisKoefisien gesekan yang di alami suatu benda tergantung pada kasar-licinya

permukaan benda yg bergesekan.

VariabelPercobaan 1 Percobaan 2

a) Terikat : waktu a) Terikat : Massab) Bebas :l (panjang bidang alas) b) Bebas :c) Kontrol : Massa c) Kontrol :

Teori Dasar

Gaya Gesek

Gaya gesek adalah gayayang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentuk padatmelainkan dapat pula berbentuk cairataupungas.

Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya Stokes.

Secara umum gaya gesek dapat dituliskan sebagai suatu ekspansi deret, yaitu

di mana suku pertama adalah gaya gesek yang dikenal sebagai gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan suku kedua dan ketiga adalah gaya gesek pada benda dalam fluida.

Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engselpintu yang berderit, dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gerakan kakinya hanya akan menggelincir di atas lantai. Tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan, mobil hanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat tercipta parasut.

Asal gaya gesek

Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi mikro antar kedua permukaan 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 (atau tepatnya koefisien gaya gesek) menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan permukaan yang kasar, akan tetapi dewasa ini tidak lagi demikian. Konstruksi mikro (nano tepatnya) pada permukaan benda dapat menyebabkan gesekan menjadi minimum, bahkan cairan tidak lagi dapat membasahinya (efek lotus).

Jenis-jenis gaya gesek

Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua buah benda yang padat saling bergerak lurus, yaitu gayagesek statis dan gayagesek kinetis, yang dibedakan antara titik-titik sentuh antara kedua permukaan yang tetap atau saling berganti (menggeser). Untuk benda yang dapat menggelinding, terdapat pula jenis gaya gesek lain yang disebut gaya gesek menggelinding (rolling friction). Untuk benda yang berputar tegak lurus pada permukaan atau ber-spin, terdapat pula gaya gesek spin (spin friction). Gaya gesek antara benda padat dan fluida disebut sebagai gaya Coriolis-Stokes atau gaya viskos (viscous force).

Gaya gesek statis

Gaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring. Koefisien gesek statis umumnya dinotasikan 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 statis dikalikan dengan gaya normal f = μs Fn. Ketika tidak ada gerakan yang terjadi, gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya gesek maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh gaya gesekan yang setara dengan besar gaya tersebut namun berlawanan arah. Setiap gaya yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan terjadi. Setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat digunakan untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek kinetis.

Gaya gesekan yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Sekali gerak, telah dimulai gaya gesekan antara kedua permukaan biasanyaberkurang, sehingga diperlukan gaya yang lebih kecil untuk menjaga agar benda bergerak beraturan.jika fs menyatakan gaya gesekan staik maksimum, maka

μs=fsN

………… ( 1 )

denganμsadalah koefisisen gesekan static dan N adalah gaya normal.

Gaya gesek kinetis

Gaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan μk dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang sama.

Jika fkmenyatakan besar gaya gesekan kinetic, maka :

μk=fkN

………….( 2 )

μkadalah koefeisisen gesekan kinetik.

Gaya gesekan kinetic antara 2 permukaan/ tanpa pelumas memenuhi juga kedua hukum yang sama, seperti hukum pada gesekan statik, yaitu :

a. Gaya tersebut dapat dikatakan tidak bergantung kepada luas daerah kontak dalam batas yang cukup lebar.

b. Besarnya sebanding dengan gaya normal. Gaya gesekan kinetic juga dikatakan tidak bergantung kepada laju relatif permukaan yang satu dengan ysng lain.

Rumus untuk koefisien gesek static, sering dinyatakan dengan :

μ = tan Ɵ

koefisien gesek ( μ) dapat didefenisiskan sebagai perbandingan antara gaya gesek ( F ) dan gaya normal ( N ).Dapat dirumuskan sebagai berikut :

μ = FN

rumusan tersebut merupakan rumus yang digunakan sebagai cara untuk mengukur koefisien gesek. Apabila kita punya sebuah benda, misalnya buku, lalu kita ingin mengetahui berapa koefisisen gesek antara buku dengan permukaan dari kayu, maka cara mengetahuinya adalah dengan meletakan buku tersebut di atas permukaan kayu. Kemudian permukaan kayu itu kita mirirngkan (terhadap horizontal) sedikit demi sedikit. Pada saat awal (sudut kemiringan kecil), buku tidak bergerak, tetapi setelah terus dimiringkan, pada kemirirngan tertentu (θ) buku akan mulai bergerak. Tan θ inilah yang merupakan nilai μ.

Terlihat bahwa nilai sudut θadalah special, tidak bisa divariasikan sembarangan, hanya terdapat satu nilai θuntuk koefisisen gesek statikantara bahan kayu dan buku. Hal ini mengakibatkan baha rumus di atas tidak bisa dipahami sebagai hubungan ketergantungan antara μs terhadap θ. Rumus itu memberitahu kita bagaimana cara mengukur μ.

Pada bidang miring koefisien gesekan static diberikan oleh ekspresi μ = tan θ, dimana θadalah sudut kemiringan.

Gaya Gesekan yang Merugikan

beberapacontoh gaya gesekan yang merugikan :1. Gaya gesekan pada mesin mobil dan kopling menimbulkan panas yang berlebihan

sehingga mesin mobil cepat rusak karena aus.2. Gaya gesekan antara ban mobil dengan jalan mengakibatkan ban mobil cepat aus dan

tipis.3. Gaya gesekan antara angina dan mobil dapat menghambat gerakan mobil

Jalannya Percobaan

a) Untuk pengukuran koefisien statik bidang datar

1. Mengatur posisi papan luncur dengan posisi mendatar, di atas meja (ɵ = 0).

2. Selanjutnya, balok kayu diletakan di atas papan luncur, dengan sisi yang licin yang bersentuhan dengan permukaan papan luncur.

Ɵ

3. Secara perlahan-lahan, sudut ɵ diperbesar sampai saat balok akan mulai bergerak.

Harga ɵ di catat.4. Percobaan diulangi selama 3 kali5. Percobaan yang sama juga dilakukan pada balok dengan permukaan kasar.

b) Untuk menentukan koefisian statik bidang datar1. Mengatur papan luncur dengan posisi mendatar. Di ujung papan luncur telah

terhubung dengan katrol.

2. Selanjutnya menyiapkan wadah penampung kerikil (beban), laludiikat dengan salah satu ujung benang.

3. Ujung benang yang lain, dikatkan pada balok kayu. Diusahakan agar benda tersebut belum membuat balok bergerak.

4. Kerikil dimasukan pada wadah tersebut sedikit demi sedikit, sampai balok mulai bergerak. Keseluruhan massa beban yang membuat balok bergerak di catat.

5. Masa balok di timbang.

6. Menambahkan balok 2, di atas balok yang pertama.7. Selanjutnya mengulangi langkah b.4. Massa balok penambah juga dicatat.

c) Untuk menentukan koefisien gesekan kinetik bidang miring1. Menegatur alat dengan posisi seperti gambar di bawah

Ɵ

2. Mengatur sudut ɵ(kemiringan bidang) sehingga tan ɵ= 0,25.3. Mengukur panjang papan luncur dari posisi balok di letakan hingga ujung

papan luncur, sebagai nilai s.4. Beban telah disesuaikan hingga balok bisa bergerak. Dilakukan pengukuran

waktu tempuh balok dari titik awal hingga ujung papan luncur.

Hasil Pengamatan

Percobaan I Bidang A(Permukaan licin)

Pengukuran m(gram) h (cm) l (cm)

1 43,2 49,5 76,5

2 43,2 54,3 72,3

3 43,2 56 68,3

Bidang B(Permukaan kasar)

Pengukuran m(gram) h (cm) l (cm)

1 43,2 57,2 68,2

2 43,2 57,2 68,2

3 43,2 58 65,9

Keterangan:

m=massa balok h = tinggi posisi balok l = panjang bidang alas

Percobaan IITanpa beban (balok) penambah

Pengukuran m(gram) m2(gram)

1 43,2 29,9

2 43,2 28,2

3 43,2 27,3

Dengan beban (balok) penamabah

Pengukuran m+ m1 (gram)(43,2 + 27,5 = 70,7)

m2(gram)

1 70,7 50,7

2 70,7 46,4

3 70,7 46,7

Keterangan :

m = massa balok 1 (gr)

m1 = masa balok 2 (gr)

m2 = masa beban (gr)

Percobaan III

Pengukuran m(gram) m1(gram) t (sekon) s (cm)

1 43,2 49,6 0,90 89

2 43,2 49,5 0,99 89

3 43,2 49,6 1 89

Keterangan :

m = massa balok (gr)

m1 = massa beban (gr)

t = waktu (balok bergerak dari titik awal hingga berhenti/mencapai akhir papan luncur)

s = jarak tempuh balok

Teori Kesalahan

Pada percobaan ini, diperoleh nilai ralat yang besar karena selama percobaan berlangsung, tidak lepas dari melakukan kesalahan-kesalahan yang dapat memperngaruhi hasil pengukuran. Kesalahan-kesalahan tersebut, antara lain :1. Pada percobaan gesekan pada bidang datar, posisi papan luncur belum benar-benar

horizontal, sehingga pada percobaan ini, masih dipengaruhi oleh sudut kemirirngan.2. Kurang bersamaan pada saat melepaskan balok dan mengaktifkan stopwatch, serta

kurang bersamaan pada saat mematikan stopwatch dengan sampainya beban pemberat ke lantai, sehingga data waktu yang diperoleh kurang tepat.

3. Balok tidak benar-benar bersih, sehingga masih ada debu, atau kotoran yang mengganggu lajunya balok.

4. Jarak vertikal beban pemberat ke lantai tidak benar-benar tetap.

Pembahasan

Dari percobaan yang telah dilakukan, pada percobaan pertama bidang licin, diperoleh harga koefisien gesekan sebesar 0,74. Sedangkan pada permukaan yang kasar harga koefisien gesekan sebesar 0,85. Dari percobaan ini, dapat diketahui bahwa semakin licin permukaan benda, maka koefisien geseknya semakin kecil.Sebaliknya, semakin kasar permukaan benda, maka harga koefisien geseknya juga semakin besar.

Pada percobaan kedua bagian pertama, massa balok 43,2 gr, dapat ditarik (digerakan) oleh beban yang massanya hanya 28,47 gr. Hal ini disebabkan oleh adanya katrol, serta tegangan tali yang menjadi penghubung antara balok dan beban. Katrol merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang sering digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia. Katrol berfungsi memperbesar usaha yang diberikan beban, sehingga beban tidak perlu massa yang lebih besar untuk dapat menarik balok. Pada percobaan ini, diperoleh nilai koefisien gesekan sebesar 0,66. Pada percobaan kedua bagian yang kedua, Massa balok pertama ditambah massa balok ke dua adalah sebesar 70,7 gr. Namun dapat digerakan oleh beban yang hanya memiliki massa sebesar 47,93 gr. Harga koefisien gesekan pada percobaan ini adalah sebesar 0,68. Kedua hasil di atas, diperoleh dengan menggunakan rumus m2 /m. m2 adalah massa beban, sedangkan m adalah massa balok.

Pada percobaan ketiga diperoleh nilai s rata-rata = 0,89, nilai t rata-rata = 0,96 sekon dan nilai beban (m1) rata-rata = 0,050 kg.

Kesimpulan

Dari percobaan 1, pada permukaan licin diperoleh besar koefisien gesekan 0,74 cm.Sedangkan pada permukaan kasar, diperoleh nilai koefisien gesekan sebesar 0,85. Jadi, dapat disimpulkan besar nilai koefisien gesekan suatu benda, tergantung pada

permukaan sentuh kedua benda. Semakin licin permukaan benda, maka koefisien gesekan benda tersebut semakin

kecil. Sedangkan semakin kasar permukaan benda, maka semakin besar pula nilai koefisien gesekan benda tersebut.

Pada bidang miring, semakin besar harga h, semakin kecil l, maka semakin besar pula harga tan Ɵ.

Pada bidang datar, koefisien gesekan kinetis pada bidang datar dipengaruhi oleh massa balok, dan massa beban yang menarik balok.

Ketika massa balok di tambah, maka massa beban yang diperlukan untuk menarik balok juga bertambah.

Daftar Pustaka

Harimisa, Nolien. 2013 Laporan Praktikum Koefisien Gesekan. Universitas Negeri Manado. TondanoJ.b, Moningka. 2013.Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Universitas Negeri Manado.Tondano