LAPORAN HASIL PRATIKUM FISIKA

Gaya Gesekan Statik dan Kinetik

Oleh :

Ivan Agus Hadinata

XI IPA 5 / 19

SMAK KOLESE SANTO YUSUP

MALANG

2011

Tujuan

Menyelidiki gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan suatu benda dengan menggunakan ticker timer serta menyelidiki gaya gesek yang terjadi antar permukaan benda.

Dasar Teori

Gaya gesekan merupakan gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat padat bersentuhan secara fisik. Arah gaya gesekan sejajar dengan permukaan bidang sentuh dan berlawanan dengan kecenderungan arah gerak relatif benda satu terhadap benda lainnya. Gaya gesek dibagi menjadi dua, yaitu gaya gesek statik dan gaya gesek kinetik.

Gaya gesek statik (f s) cenderung untuk mempertahankan keadaan diam benda ketika sebuah

gaya dikerjakan pada benda yang diam. Gaya gesekan kinetik (f k¿ cenderung untuk mempertahankan keadaan bergerak dari benda yang sedang bergerak.

Gaya gesek statik juga memiliki harga maksimum, yang disebut gaya gesekan statik maksimum (f s maks ¿. Pada saat gaya yang diterima benda = f s maks maka benda tersebut berada dalam keadaan

tepat akan bergerak. Setelah benda bergerak, maka gaya gesekan turun sampai mencapai nilai tetap, yaitu f k.

*Besar gaya gesekan statik antara dua permukaan dapat memiliki nilai-nilai: f s=μs N

μs adalah koefisien gesekan statik dan N adalah besar gaya normal.

*Besar gaya gesekan kinetik antara dua permukaan dapat memiliki nilai-nilai f k=μk N

μk adalah koefisien gesekan kinetik

Secara umum μk lebih kecil daripadaμs

Masalah Gerak Benda pada Bidang Miring

Percepatan benda yang menuruni bidang miring licin dan pada benda tidak diberi gaya luar dinyatakan oleh persamaan :

Sedangkan percepatan benda menuruni bidang miring kasar dengan koefisien gesekan kinetik μk dan pada benda tidak diberi gaya luar dapat dinyatakan dengan persamaan :

a = g sin θ

a = g (sin θ−¿¿ μkcosθ)

f gesek

N

w

Gaya-gaya yang bekerja pada benda yang bergerak menuruni bidang miring kasar adalah sebagai berikut :

∑ Fy = 0

N - w y= 0

N =w y

N = w. sin α

Masalah Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak lurus beratutan adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatan yang tetap. Atau dengan kata lain benda tersebut tidak memiliki percepatan (a=0).

Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan percepatan yang tetap ( a ≠0).

Ada dua jenis gerak lurus berubah beraturan, yaitu gerak lurus dipercepat jika kecepatannya bertambah terhadap waktu (percepatan a bertanda positif), dan gerak lurus diperlambat jika kecepatannya berkurang terhadap waktu (percepatan a bertanda negatif, dan sering disebut perlambatan).

Alat dan Bahan

w x

w y

w

N

f gesek

1. Sebuah ticker timer

2. Pita ketik (dipotong dengan lebar ± 2cm)

3. Kertas karbon

4. Sebuah papan sebagai landasan

5. Balok kayu

6. Stavolt dan kabel

7. Gunting, busur, benang, pemberat, selotip

8. Kursi

Cara Kerja

1. Melakukan persiapan alat dan bahan.

2. Membuat sebuah landasan miring dengan cara mengganjal salah satu ujung

landasan dengan kursi. Pasang ticker timer pada sisi landasan yang berada di

bagian atas. Hubungkan balok kayu yang akan digunakan dengan kertas pita

ketik. Pasang kertas karbon pada ticker timer. Untuk memudahkan pengukuran

sudut, gunakan busur dengan benang dan pemberat yang dipasang pada bagian

atas landasan.

3. Untuk percobaan GLB, aturlah kemiringan landasan sedikit demi sedikit

sampai balok kayu yang diletakkan di puncak landasan tepat meluncur ke

bawah. Caranya berikan sedikit pukulan pada landasan. Jika kereta meluncur

makin lama makin cepat, Anda harus mengurangi kemiringan landasan.

4. Untuk percobaan GLBB, aturlah sudut landasan sehinggan menyebabkan

balok kayu yang berada di puncak landasan meluncu ke bawah secara langsung

dan disertai perubahan kecepatan.

5. Setelah titik-titik pada kertas bon seudah tampak jelas bagilah pita menjadi

beberapa bagian di mana setiap bagian memiliki selang waktu 5 ketikan. Karena

itu, berilah tanda pada pita untuk setiap jarak 5 ketikan. Selanjutnya dengan

menggunakan gunting, potonglah pita menjadi beberapa bagian.

Keterangan : f AC = 50 Hz = 50 ketukan/sekon

g = 9,8 m/s2

Gerak Lurus Beraturan

Rangkaian bidang miring

Balok kayu Ticker timer

Kursi penyangga

Landasan

Rangkaian untuk memudahkan perhitungan sudut

Pemberat

Busur

Benang

f s

N

w

θ = 25°

No l (cm) v (cm/s) a (cm/s2) a (m/s2)

1 4,9 49 - -

2 4,9 49 0 0

3 4,9 49 0 0

4 5,0 50 10 0,1

5 5,0 50 0 0

a= 0,14 =0.025 m/s2

* Dalam percobaan ini karena besarnya percepatan terlalu kecil maka bisa dianggap 0.

∑ Fx = m.aw x- f s = 0 m . g . sin θ - μs . m. g . cosθ = 0 m . g . sin θ = μs . m. g . cosθ μs = sin θ

cosθ μs = tanθ = tan25 ° = 0,4663

f k

N

w

Gerak Lurus Berubah Beraturan

θ = 28°

No l (cm) v (cm/s) a (cm/s2) a (m/s2)

1 4,2 42 - -

2 4,6 46 40 0,4

3 4,9 49 30 0,3

4 5,2 52 30 0,3

5 5,3 53 10 0,1

6 7,1 71 180 1,8

7 7,2 72 10 0,1

a= 3,06 =0,5 m/s2

∑ Fx = m.aw x- f k = m.am . g . sin θ - μk . m. g . cosθ = m.am ¿-μk . g . cosθ ¿ = m.a g . sinθ-μk . g . cosθ = a μk . g . cosθ= g . sinθ – a μk = g . sin θ – a

g . cosθ

= g . sinθg . cosθ

− ag . cosθ

= tanθ−¿ ag . cosθ

¿

= tan28 °− 0,59,8. cos28

= 0,4739

No l (cm) v (cm/s) a (cm/s2) a (m/s2)

1 4,9 49 - -

2 5,6 56 70 0,7

3 6,8 68 120 1,2

4 7,7 77 90 0,9

5 7,5 75 -20 -0,2

6 8,1 81 60 0,6

7 9,1 91 100 1,0

8 10 100 90 0,9

9 11,1 111 110 1,1

10 11,4 114 30 0,3

11 12,5 125 110 1,1

θ = 30°

a= 7,610 =0,76 m/s2

∑ Fx = m.aw x- f k = m.am . g . sin θ - μk . m. g . cosθ = m.am ¿-μk . g . cosθ ¿ = m.a g . sinθ-μk . g . cosθ = a μk . g . cosθ= g . sinθ – a μk = g . sin θ – a

g . cosθ

= g . sinθg . cosθ

− ag . cosθ

= tanθ−¿ ag . cosθ

¿

f k

N

w

= tan30 °− 0,769,8. cos30

= 0,4878θ = 35°

No l (cm) v (cm/s) a (cm/s2) a (m/s2)

1 5,5 55 - -

2 7,6 76 210 2,1

3 9,8 98 220 2,2

4 12,2 122 240 2,4

5 14,6 146 240 2,4

6 17,2 172 260 2,6

7 19,8 198 260 2,6

a= 14,3

6 = 2,383 m/s2

∑ Fx = m.aw x- f k = m.am . g . sin θ - μk . m. g . cosθ = m.am ¿-μk . g . cosθ ¿ = m.a g . sinθ-μk . g . cosθ = a μk . g . cosθ= g . sinθ – a μk = g . sin θ – a

g . cosθ

= g . sinθg . cosθ

− ag . cosθ

= tanθ−¿ ag . cosθ

¿

= tan35 °− 2,3839,8. cos35

f k

N

w

= 0,40336 ≈ 0,4034

θ = 37°

No l (cm) v (cm/s) a (cm/s2) a (m/s2)

1 9,2 92 -

2 11,9 119 270 2,7

3 15,3 153 340 3,4

4 18 180 270 2,7

5 20,7 207 270 2,7

6 23,4 234 270 2,7

a= 14,2

5 = 2,84 m/s2

∑ Fx = m.aw x- f k = m.am . g . sin θ - μk . m. g . cosθ = m.am ¿-μk . g . cosθ ¿ = m.a g . sinθ-μk . g . cosθ = a μk . g . cosθ= g . sinθ – a μk = g . sin θ – a

g . cosθ

= g . sinθg . cosθ

− ag . cosθ

= tanθ−¿ ag . cosθ

¿

= tan37 °− 2,849,8.cos37

= 0,39069 ≈ 0,3907Analisis Data

Gerak Lurus Beraturan

No. θ a (m

s2) μs

1 25° 0 0,4663

Gerak Lurus Berubah Beraturan

No. θ a (m

s2) μk

1 28° 0,5 0,4739

2 30° 0,76 0,4878

3 35° 2,383 0,4034

4 37° 2,84 0,3907

a = 1,62075 μk = 0,43895

Kesimpulan

Dari data-data di atas dapat disimpulkan bahwa :

Terdapat 2 macam gerak yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

Pada gerak lurus beraturan tidak terdapat perrubahan kecepatan (percepatan / a nilainya 0)

Pada gerak lurus berubah beraturan terdapat perubahan kecepatan, entah itu percepatan atau perlambatan nilai a ≠ 0

Persamaan yang dapat digunakan untuk mencari μs adalah :

∑ Fx = m.a w x- f s = 0 m . g . sin θ – μs . m. g . cosθ = 0 m . g . sin θ = μs . m. g . cosθ μs = sin θ

cosθ μs = tanθ

Persamaan yang dapat digunakan untuk mencari

∑ Fx = m.a w x- f k = m.a m . g . sin θ - μk . m. g . cosθ = m.am ¿-μk . g . cosθ ¿ = m.a g . sinθ-μk . g . cosθ = a μk . g . cosθ= g . sinθ – a μk = g . sin θ – a

g . cosθ

μs = tanθ

= g . sinθg . cosθ

− ag . cosθ

Nilai μk lebih kecil daripada μs

Referensi

1. Fisika untuk SMA kelas X, Marthen Kanginan, Erlangga

2. Fisika untuk SMA kelas XI, Marthen Kanginan, Erlangga

3. Seribu Pena untuk SMA/MA kelas X, Marthen Kanginan, Erlangga

4. Seribu Pena untuk SMA/MA kelas XI, Marthen Kanginan, Erlangga

μk = tanθ−¿ a

g . cosθ¿

Lampiran

θ = 25°

θ = 28°

θ = 30°

θ = 35°

θ = 37°