laporan praktikum gaya gesek

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I

PERCOBAAN GAYA GESEK


DOSEN PEMBIMBING : DRS. Edy soepramono M.SI

DISUSUN OLEH :

FATHURRAHMAN/120321419927

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUA ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MALANG
2012

PERCOBAAN
GAYA GESEKAN

Dasar Teori : Gaya gesek adalah gaya yang 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 padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. 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, engsel pintu 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 gaya gesek statis dan gaya gesek 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 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.
Tujuan :
1.    untuk mengetahui hubungan gerak benda dengan penampang 
     permukaan
2.    untuk menentukan koefisien gesek
3.    untuk menentukan percepatan gerak benda

Alat dan Bahan :
1.    set papan luncur
2.    beban ( yang massanya beraneka ragam )
3.    benang
4.    busur
5.    pencatat waktu
6.    serbuk tepung
7.    Neraca

Langkah Kerja :
  A. Menentukan Koefisien gesek statis
1.    siapkan papan luncur seperti gambar:
2.    tarik pegas perlahan – lahan dan amati besarnya gaya tarik pada
pegas hingga benda tepat akan bergerak, catat berapa besar gaya
    tarik tepat saat benda akan bergerak
3.    ulangi hingga 3 X
4.    ulangi langkah 1 – 3 untuk permukaan benda yang lain
5.    hitunglah koefisien gesek statisnya
  B. Menentukan Koefisien gesek Kinetis
    1. siap alat seperti gambar , dengan massa benda yang berbeda.
    Upayakan M2 > M1
    2. ukur tinggi M2 dari tanah, dan siapkan pencatat waktu
    3. lepasakan M2 hingga jatuh, dan catat waktu jatuhnya
    4. ulangi langkah 1 – 3 hingga 3 x
    5. ulangi langkah 1 – 4 untuk permukaan yang lain
    6. anda boleh mencoba dengan sudut yang diubah – ubah
    7 masukkan hasil pengamatan kedalam tabel berikut:

Data Pengamatan :

Massa : 200 gr =200 x 10-3 =0,2 kg

Tabel 2
Permukaan    M1    M2    Tinggi    t (waktu jatuh)    Koofisien gesekan    Rata-rata koefisien  gesek    Kesimpulan
1
(Kayu)    250 gr    290 gr    61 cm    0,43 s    0,9       
            52 cm    0,50 s           
            34 cm    0,39 s           
2
(Kertas Koran)            58 cm    0,61 s    0,37    0,57  
            52 cm    0,58 s    0,35      
            24 cm    0,26s    1      
3
(Kertas Koran + Tepung)            58 cm    0,77s    0,1    0,37  
            32 cm    0,43 s    0,4      
            29 cm    0,37 s    0,6      

PEMBAHASAN
Tabel 1
Permukaan 1( kayu)
1.  Fs = μs x N         2.   Fs  = μs x N     3.  Fs = μs x N           
 μs =           μs =           μs =     
            =             =         =           
    =          =      =    
    =          =              =        
    = 0,4         = 0,3            = 0,3

Rata-rata μs =   =   = 0,3
Permukaan 2 (Kertas Koran)
1.  Fs = μs x N         2.   Fs  = μs x N     3.  Fs = μs x N           
 μs =           μs =           μs =     
            =             =         =           
    =          =      =    
    =          =              =        
    = 0,4         = 0,45        = 0,4
Rata-rata μs =   =   = 0,4
Permukaan 3 (Kertas Koran + tepung)
1.  Fs = μs x N         2.   Fs  = μs x N     3.  Fs = μs x N           
 μs =           μs =           μs =     
            =             =         =           
    =          =      =    
    =          =              =        
    = 0,4        = 0,6            = 0,55
Rata-rata μs =   =   = 0,5

Tabel 2

m1        T
        l
        m2
         w
1.PERMUKAAN KAYU
No.     Kecepatan ( V )    Percepatan( a )    fs    μs
1.        V =
=
=
= 3,49 m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 8,12 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 8,12
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 8,12
= 2,9 – 0,77 – 4,38
= -2,25    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,9
2.        V =
=
=
= 3,2 m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 6,4 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 6,4
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,4
= 2,9 – 0,77 – 3,46
= -1,33    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,6
3.        V =
=
=
= 2,6  m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 6,67 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 6,67
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,67
= 2,9 – 0,77 – 3,6
= -1,47    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,6

Rata-rata koefisien gesek =   =   = 0,7
2.PERMUKAAN KORAN
No.     Kecepatan ( V )    Percepatan( a )    fs    μs
1.        V =
=
=
= 3,4 m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 5,57 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 5,57
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,57
= 2,9 – 0,77 – 3,0078
= -0,88    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,37
2.        V =
=
=
= 3,2 m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 5,5 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 5,5
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,5
= 2,9 – 0,77 – 2,97
= -0,84    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,35
3.        V =
=
=
=2 ,2  m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 8,46 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 8,46
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 8,46
= 2,9 – 0,77 – 4,57
= -2,44    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 1

Rata-rata koefisien gesek =   =   = 0,57


3.PERMUKAAN KORAN DAN TEPUNG
No.     Kecepatan ( V )    Percepatan( a )    fs    μs
1.        V =
=
=
= 3,4 m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 4,42 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 4,42
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 4,42
= 2,9 – 0,77 – 2,39
= -0,26    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,1
2.        V =
=
=
= 2,5 m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 5,8 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 5,8
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 5,8
= 2,9 – 0,77 – 3,1
= -0,97    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,4
3.        V =
=
=
= 2,4  m/s
    Vt = v0 + at
a =
    =
   =
    = 
   = 6,49 m/s2    Fs = w2 – w1 sin   - (m1 + m2) a
= m2 x g - m1 x g  sin   - (m1 + m2) a
= 0,29 x 10 – 0,25 x 10 sin 18  - ( 0,29 + 0,25 ) 6,49
= 2,9 – 2,5 x 0,3 – 0,54 x 6,49
= 2,9 – 0,77 – 3,5
= -1,37    Fs =  μs x N
Fs =  μs s x w cos
 μs  =
μs =
=
=
= 0,6

Rata-rata koefisien gesek =   =   = 0,37  

Pertanyaan:
1.    Bandingkan besarnya gaya gesek benda saat benda belum bergerak, akan bergerak, dan tepat saat
      akan bergerak, mana gaya yang lebih besar ? mengapa demikian ?
2.    Bandingkan besar gaya gesek dengan permukaan bidang sentu
      Yang berbeda – beda, mana gaya gesek yang paling besar? Mengapa demikian?
3.    berikan 2 kegiatan sehari – hari yang sangat butuh gaya gesek, dan jelaskan!
4.    berikan 2 kegiatan sehari – hari yang tidak perlu gaya gesek, dan jelaskan!
5.    buat kesimpulan.

Jawaban :
1.    Pada percobaan, sebuah balok yang di letak pada permukaan meja. Kemudian diikat pada  sebuah neraca pegas pada sisi depan balok tersebut dan setelah itu ditarik pegas perlahan-lahan sambil mengamati perubahan skala pada neraca pegas. Tampak bahwa balok tidak bergerak jika diberikan gaya yang kecil. Balok belum bergerak karena gaya tarik yang kita berikan pada balok diimbangi oleh gaya gesekan antara alas balok dengan permukaan meja. Ketika balok belum bergerak, besarnya gaya gesekan sama dengan gaya tarik yang kita berikan. Jika tarikan semakin kuat, terlihat bahwa pada suatu harga tertentu balok mulai bergerak. Pada saat balok mulai bergerak, gaya yang sama menghasilkan gaya dipercepat. Dengan memperkecil kembali gaya tarik tersebut, kita dapat menjaga agar balok bergerak dengan laju tetap; tanpa percepatan. Kita juga bisa mempercepat gerak balok tersebut dengan menambah gaya tarik. Jadi, pada percobaan tersebut rata-rata koefisien gesek pada permukaan kayu yang lebih kasar memiliki gaya gesek yang lebih besar dibanding dengan permukaan lainnya karena koefisien gesek yang dimiliki lebih besar.besarnya gaya gesek benda yang lebih besar adalah pada saat benda saat benda akan bergerak (fs maximal).
2.  
Permukaan    Rata-rata koefisien gesek
kayu    0,7
Kertas Koran    0,57
Kertas Koran + tepung    0,37

Berdasarkaan pada tabel pengamatan diatas, besar gaya gesek pada bidang sentuh  dengan permukaan kayu memiliki gaya gesek yang paling besar. Karena pada bidang permukaan kayu memiliki permukaan yang kasar sehingga memiliki koefisien gaya gesek yang besar pula.

    3. Gaya gesek ada yang menguntungkan dan ada pula yang merugijan .        Dalam kehidupan kita sehari-hari tidak terlepas dari bantuan gaya gesekan, walaupun terkadang tidak kita sadari. Contohnya ketika kita terpeleset saat menginjakkan kaki pada sesuatu yang licin itu karena tidak ada gaya gesek yang bekerja. Tanpa gaya gesek, kita tidak akan bisa berjalan. Kita dapat berjalan karena terdapat gaya gesek antara permukaan sandal atau sepatu dengan permukaan tanah. Jika anda tidak biasa menggunakan alas kaki  gaya gesek tersebut bekerja antara permukaan bawah kaki dengan permukaan tanah atau lantai. Alas sepatu atau sandal biasanya kasar / bergerigi alias tidak licin. Para pembuat sepatu dan sandal membuatnya demikian karena mereka sudah mengetahui konsep gaya gesekan. Demikian juga alas sepatu bola yang dipakai oleh pemain sepak bola, yang terdiri dari tonjolan-tonjolan kecil. Apabila alas sepatu atau sandal sangat licin, maka anda akan terpeleset ketika berjalan di atas lantai yang licin atau gaya gesek yang bekerja sangat kecil sehingga akan mempersulit gerakan kita. , roda sepeda motor atau mobil juga tidak akan bisa berputar, demikian juga pesawat terbang akan selalu tergelincir. Akan tetapi 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. Ini merupakan contoh gaya gesek yang menguntungkan.
4.    Berikan 2 kegiatan yang tidak perlu gaya gesek, dan jelaskan !
Kegiatan yang tidak perlu gaya gesek atau Gaya gesek  yang merugikan contohnya:  Panas pada poros yang berputar, engsel pintu yang berderit, dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek .Selain itu pada mesin kendaraan bermotor, gaya gesek yang ditimbulkan akan menyebabkan kerusakan pada mesin tersebut sehingga untuk mengatasi hal tersebut biasanya dilumuri dengan minyak pelumas atau oli.
5.Kesimpulan:
a.    Jika  f<fs maka benda masih diam (a=0)
b.    Jika gaya di perbesarlai sehingga di peroleh nilai f=fs maka    gaya gesek statis bernilai maksimum dan benda tepat bergerak (a=0)
c.    Jika gaya di perbesar lagi sehingga diperoleh nilai f>fs, maka fs berubah menjadi fk dan benda sudah bergerak  (a≠0)  
d.    Koefisien gaya gesek yang besar menadakan bahwa permukaan benda tersebut kasar. Dan sebaliknya jika koefisien gaya gesek yang dimiliki benda tersebut kecil ,berate permukaan licin.
e.    Gaya gesek ada yang menguntungkan (diperlukan) ada juga yang merugikan (tidak diperlukan )
f.    Besar gaya gesek tepat saat akan bergerak (fs max) memiliki gaya gesek yang lebih besar dibanding dengan saat belum bergerak dan akan bergerak.

    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.