LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA MENENTUKAN KOEFISIEN GESEK STATIS (FT-) Oleh : Nama : ZEVI MUFTI FRATANDHA Nim : 0902012 Tanggal percobaan : 15 Desember 2009 Dosen : DR. Ida Hamidah, MSI Haipan Salam, SSI, MSI JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FPTK UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA DESEMBER 2009
MENENTUKAN KOEFISIEN GESEK STATIS (FT-) 1. TUJUAN PERCOBAAN Mahasiswa dapat membuat grafik fungsi perpindahan (s) terhadap waktu (t). Mahasiswa dapat menentukan percepaatan yang dialami kereta dinamika berdasarkan grafik. Mahasiswa dapat menghitung koefisien gesekan antara kereta dinamika dan papan luncur berdasarkan persamaan gasek Newton II. 2. TEORI DASAR Percepatan : Sebuah benda yang mulanya berada dalam keadaan diam, kemudian ditarik oleh sebuah gaya, akan mengalami percepatan. Percepatan yang dialami oleh benda ini dapat dihitung melalui persamaan gerak lurus berubah beraturan berikut : S = v t + ½ at² (1) Atau jika kecepatan awal benda = nol, percepatan benda dapat dihitung melalui : a = 2s/t² (2) dengan s = perpindahan (jarak) yang ditempuh benda, dan t = waktu yang diperlukan benda untuk menempuh jarak s. Koefisien Gesek : Sebuah gaya horizontal kecil yang dikenakan pada benda yang terletak dalam sebuah bidang, secara umum tidak akan mengakibatkan benda tersebut bergerak. Hal ini terjadi karena pada permukaan kontak antara benda dan bidang bekerja gaya yang arah nya berlawanan. Gaya ini dikenal sebagai gaya gesekan. Jika gaya tersebut diperbesar sedikit demi sedikit dengan pertambahan nilai tertentu, lama-kelamaan benda akan mulai bergerak. Dalam keadaaan ini gaya gesekan akan terus bertambah sampai mencapai
nilai maksimum ketika benda akan mulai bergerak. Gaya gesek dalam keadaan ini dikenal sebagai gaya gesekan maksimum. Hukum gesekan statis tekah dipelajaari secara eksperimen, dan dapat dinyatakan sebagai berikut : 1. Sebelum gesekan maksimum tercapai, besar dan arah gaya gesekan adalah hanya untuk menjaga keseimbangan (benda tidak bergerak). 2. Gaya gesekan maksimum antara dua permukaan berbanding lurus dengan gaya normal antara ke dua permukaan tersebut. 3. Gaya gesekan bergantung pada luas permukaan kontak antara kedua permukaan tersebut. Besar gaya gesekaan f dapat dihitung dari persamaan : ƒ = μn (3) μ yang dikenal sebagai koefisien gesek dan N adalah gaya normal. Untuk system benda seperti terlukis dalam gambar di bawah (katrol tanpa gesekan), penerapan hokum II Newton menghasilkan : ΣF = ma atau (4) W2 μw1 = (m1 + m2) a (5) μ dapat diperoleh melalui pemecahan persamaan (5) dan dengan memasukkan harga percepatan yang diperoleh dari persamaan (2) N 2 W 1 W 2
3. PERALATAN DAN PENGUKURAN 1. rel kereta 1 buah 2. kereta dinamika 1 buah 3. katrol dan penjepit 1 buah 4. benang secukupnya 5. beban gantung 1 set 6. beban 0,5 kg 2 buah 7. stop watch 1 buah 8. statip 1 buah 9. spirit level 1 buah LANGKAH PERCOBAAN 1. Pastikan rel kereta berada dalam keadaan horizontal dengan menggunakan spirit level. 2. Pasangkan katrol dan penjepit pada ujung meja melalui statip. 3. Timbanglah kereta dinamika (berat W) dan wadah beban gantung (berat W), dan beban 0,5 kg (untuk memastikan massanya) dengan neraca digital. Catat hasilnya. 4. Letakkan kereta dinamika di atas rela kereta, tandai tempat kedudukan awal kereta dinamika pada rel kereta tersebut. 5. Hubungkan kereta dinamika dan wadah beban gantung menggunakan tali melalui katrol, tahan kereta dinamika agar tidak meluncur. 6. Tambahkan 2 beban @ 0,5 kg (W ) di atas kereta dinamika, dan lepaskan kereta dinamika agar meluncur sejauh 40 cm. Catat waktu yang diperlukan kereta dinamika untuk menempuh jarak tersebut.
7. Lakukan percobaan yang sama (langkah 6) sebanyak 3 kali, hingga didapatkan nilai rata-rata untuk s. 8. Lakukan langkah 6 dan 7 untuk jarak s yang berbeda (40, 35, dan 30 cm). W W s 5. PENGOLAHAN DATA W² LEMBAR PENGAMATAN PERCEPATAN Tanggal percobaan : 15 Desember 2009 Kelompok : 1. Fendy Thomas 2. Andri Lesmana 3. Zevi Mufti 4. Danil Lesmana Massa kereta dinamika (m1) = 8,79 x 10-3 kg Massa beban 0,5 kg (1) = 492,47 x 10-3 kg Massa beban 0,5 kg (2) = 509,06 x 10-3 kg Massa wadah beban gantung = 9,95 x 10-3 kg Percepatan grav. Bumi = 9,81 m/s² s (m) 2s (m) t (s) t² (s²) Rata-rata t² 0,4 0,8 7,21 8,31 9,95 7,72 9,53 8,67 12,02 0,35 0,7 5,28 3,41 3,57 5,49 3,69 5,44 3,62
0,3 0,6 4,09 1,5 1,64 4,46 1,79 4,27 1,64 6. KOMENTAR/ PEMBAHASAN Menghitung besarnya gaya normal yang dikerahkan oleh kereta: Berdasarkan data hasil percobaa, maka dengan menggunakan hukum Newton II, gaya normal (N) total pada kereta dinamika yang dikerahkan oleh kereta adalah N atau Fn (gaya normal), karena berat kereta mg diimbangi gaya normal yang bekerja pada kereta, maka besarnya N : N= W 1 =m 1.g= 0.082 x 9.81 = 0.80442 kg m/s 2 Menggambar grafik fungsi 2s terhadap kuadrat waktu dan menghitung besarnya kemiringan garis untuk menentukan besarnya percepatan dari sistem benda.
Grafik fungsi 2s terhadap t 2 : B Data1B 0.80 0.75 2s(m) 0.70 0.65 0.60 10 12 14 16 18 20 t 2 (s 2 ) Gambar 2. Grafik fungsi 2s terhadap t 2 : 12/21/2009 20:38 Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * X Dari persamaan (2), maka adalah kemiringan dari grafik 2s terhadap t 2, dari hasil analisis grafik dengan menggunakan origin diperoleh nilai percepatan benda = 0.0155 m 2 /s 2 Menentukan besarnya koefisien gesek nilai (koefisien gesek diperoleh dengan memasukan persamaan (2) ke dalam persamaan (5): Maka:
Dengan: Massa kereta dinamika (m1) = 8,79 x 10-3 kg Massa beban 0,5 kg (1) = 492,47 x 10-3 kg Massa beban 0,5 kg (2) = 509,06 x 10-3 kg Massa wadah beban gantung = 9,95 x 10-3 kg Percepatan grav. Bumi = 9,81 m/s² maka: (509,06 x 10-3 ).(9,81)-( 492,47 x 10-3 + 509,06 x 10-3 ) 492,47 x 10-3.(9,81 x 4,27) x(0,0155) = 2,94 x 10-3 6. KOMENTAR/ PEMBAHASAN Secara eksperimen telah ditunjukan bahwa, dengan pendekatan yang baik, gaya gesek statis bergantung pada luas permukaan kontak antara kedua permukaan dan sebanding dengan gaya normal yang dikerjakan oleh salah satu permukaan pada permukaan lainnya [Tipler :1991]. Oleh karena itu besarnya gaya normal penting untuk dihitung, Berdasarkan pada percobaan ini diperoleh besarnya gaya normal N =.
Dari hasil percobaan ini, berdasarkan hasil perhitungan diperoleh percepatan benda sebesar = 0.0155 m 2 /s 2 dan koefisien gesekan. secara eksperimen, ditemukan bahwa koefiesien gesek bergantung pada sifat permukaan-permukaan yang bersentuhan, tetapi tak bergantung pada luas kontak (makroskopik) [Tipler :1991]. Dalam percobaan ini yang mempengaruhi koefisien gesekan adalah permukaan benda yang menyentuh rel. KOMENTAR DAN SARAN Prosedur percobaan mutlak harus dipelajari dan diperhatikan agar kesalahan akibat human error dapat dihindari. Menjaga keseimbangan kereta dengan memperhatikan prosedur penempatan massa beban. DAFTAR PUSTAKA Koefisien gesek statis (2009). Praktikum lab.fisika UPI Bandung.