Bidang Miring

12 Oktober 2010 masdiisya Tinggalkan komentar Go to comments Sebuah bidang miring menurunkan gaya yang dibutuhkan untuk menaikkan benda ke tempat tinggi dengan menambah jarak pemberian gaya yang harus diberikan ke posisi tujuan. Bidang miring biasa digunakan pada alat pemotong dan sering menggabungkan dua bidang miring dalam bentuk baji. Dalam baji, gerak maju diubah menjadi gerakan pemisahan yang tegak lurus terhadap ke wajah kapak. Resleting adalah sebuah kombinasi dari dua baji yang rendah untuk menutup dan baji atas untuk membuka. Bidang miring biasa digunakan pada alat pemotong dan sering menggabungkan dua bidang miring dalam bentuk baji. Dalam baji, gerak maju diubah menjadi gerakan pemisahan yang tegak lurus terhadap ke wajah kapak. Resleting adalah sebuah kombinasi dari dua baji yang rendah untuk menutup dan baji atas untuk membuka.

Sekrup pada dasarnya adalah bidang miring yang dibungkus disekitar tabung. Dalam sebuah bidang miring, gaya lurus di bidang horizontal diubah menjadi gaya angkat vertikal. Dengan sekrup, gaya putar pada bidang horizontal diubah menjadi gaya angkat vertikal. Ketika sekrup kayu diputar, ulir sekrup mendorong kayu. Sebuah gaya reaksi dari kayu mendorong kembali ulir sekrup dan dengan cara ini sekrup bergerak turun meskipun kekuatan memutar sekrup ada pada bidang horisontal. Sekrup dikenal karena gesekan yang tinggi,itulah

sebabnya mereka digunakan untuk menempelkan sesuatu. Sebuah bor juga merupakan bidang miring.

Prinsip Kerja

Gb.1. Dasar Teori Pengembangan Alat

Gambar di atas adalah sesuai dengan teori, bahwa gaya gravitasi G selalu akan tegak lurus dengan bidang datar, dan gaya Normal N selalu tegak lurus dengan bidang miring. Berdasarkan penggambaran tersebut, dapat dipahami bahwa sudut alpha 1 selalu sama dengan sudut alpha 2. Alat ini akan membaca pergeseran antara gaya G dan gaya N, sehingga jika sudut alpha 1 membesar atau mengecil, sudut alpha 2 secara otomatis akan selalu akan mengikuti perubahan tersebut. Sudut alpha 2 inilah yang ditetapkan dengan skala 0 derajat sampai dengan 90 derajat, dan dipergunakan sebagai dasar pembacaan kemiringan suatu bidang.

Gb.2 Alat Pengukur Sudut Bidang Miring

Gb.3. Contoh Pengukuran Kemiringan pada Belt Conveyor

Menurut paparan beliau, dengan penggunaan alat ini, kemiringan sebuah bidang dapat terlihat pada alat, dan tidak diperlukan lagi langkah menghitung sudut kemiringan sebuah bidang dengan menggunakan rumus trigonometri. Keuntungan dan Nilai Lebih Alat Bapak Canggra lebih lanjut menuturkan bahwa keuntungan dan nilai lebih alat ukur sederhana ini cukup banyak, di antaranya sebagai berikut: 1. Prinsip kerja menggunakan gaya gravitasi (bisa juga menggunakan prinsip gaya ke atas dengan pelampung). 2. Dapat digunakan untuk menentukan sudut kemiringan suatu alat kerja yang akan dipasang dengan sudut kemiringan tertentu, misalnya Belt Conveyor yang harus dipasang dengan sudut kemiringan yang telah ditentukan. 3. Dapat digunakan sebagai alat peraga dalam bidang pendidikan.terutama saat menerangkan tentang gaya gravitasi (G) dan gaya normal (N). 4. Mudah digunakan karena tidak perlu menghitung, cukup membaca angka yang tertera dalam piringan (disk scale). Sehingga siapapun yang menggunakan alat ini pasti bisa membaca dan menentukan derajat kemiringan suatu bidang secara langsung. Meski temuan ini pernah tercatat pada Museum Rekor Indonesia (MURI) tahun 1999, alat sederhana ini memang belum pernah diverifikasi, sehingga masih diperlukan uji validasi dengan membandingkan akurasi terhadap gold standar alat sejenis sebelum dapat digunakan untuk pemakaian yang lebih luas. Untuk masa yang akan datang, Bapak Canggra dan kita semua tentu berharap bahwa inovasi baru berupa alat sederhana ini dapat dipergunakan dalam keperluan praktis baik di dunia industri, di bidang pengajaran, dan juga kehidupan sehari-hari. Catatan: Bapak Canggra Hwiriyanto K dapat dihubungi di e-mail: Canggra@gmail.com

Laporan Praktikum Fisika Dasar Tentang Gesekkan Pada Bidang Miring

PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1

PRODI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PAKUAN
BOGOR 2011-2012

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Tujuan percobaan Dengan dilakukannya percobaan ini, maka mahasiswa dapat mencari koefisien gesekan statis dan kinetis, percepatan dan kecepatan benda yang bergerak meluncur pada bidang miring. 1.2. Dasar Teori 1.2.1. Gaya Gesek 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. 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 dan juga bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engsel pintu 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. 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) pada permukaan daun (misalnya setetes air di atas daun keladi).

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 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 s, 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 = s 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 (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan k dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang sama. Yang memperngaruhi gaya gesek adalah sebagai berikut : Koefisien gesekan ( ) adalah tingkat kekasaran permukaan yang bergesekan. Makin kasar kontak bidang permukaan yang bergesekan makin besar gesekan yang ditimbulkan. Jika bidang kasar sekali , maka = 1. Jika bidang halus sekali , maka = 0. 2. Gaya normal (N) adalah gaya reaksi dari bidang akibat gaya aksi dari benda. Makin besar gaya normalnya makin besar gesekannya. Cara merumuskan gaya normal adalah dengan memakai persamaan hukum I Newton, yaitu ; Benda di atas bidang datar ditarik gaya mendatar 1.

N = w = m.g Benda di atas bidang datar ditarik gaya membentuk sudut Benda di atas bidang miring membentuk sudut

1.2.2. Hubungan antara Gaya Gesek dengan Hukum Newton 1 dan Hukum Newton 2. Hukum pertama Newton menyatakan bahwa sebuah benda dalam keadaaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau akan terus bergerak dengan kecepatan kostan kecuali ada gaya eksternal yang berkerja pada benda itu. Kecenderungan yang digambarkan dengan mengatakan bahwa benda mempunyai kelembaman. Pada Hukum pertama dan kedua Newton dapat dianggap sebagai definisi gaya. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatannya, artinya, dipercepat. Arah gaya adalah percepatan yang disebabkan jika gaya itu adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besaran gaya adalah hasil kali massa benda dan besaran percepatan yang dihasilkan gaya. Sedangkan Massa adalah sifat instrinsik sebuah benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan. F = m.a Hukum kedua Newton menetapkan hubungan antara besaran dinamika gaya dan massa dan kinematika percepatan, kecepatan dan perpindahan. Hal ini bermanfaat karena memungkinkan menggambarkan aneka gejala fisika yang luas dengan menggunakan sedikit hukum gaya yang relative mudah.

BAB II ALAT DAN BAHAN 2.1. 1) 2) 3) Peralatan yang Digunakan Papan luncur Mistar ukur Stopwatch

2.2. Bahan yang Digunakan 1) 3 buah balok kayu

BAB III METODA KERJA 1. 2. 3. 4. Diletakkan balok di atas bidang luncur pada tempat yang sudah diberi tanda. Ukur panjang lintasan yang akan dilalui oleh benda (St). Diangkat bidang luncur perlahan-lahan hingga balok pada kondisi akan meluncur. Diukur posisi vertikal (y) dan horizontal (x) balok. Diangkat bidang luncur sedikit ke atas lagi hingga balok meluncur. Dengan menggunakan stopwatch diukur waktu yang diperlukan balok selama meluncur sepanjang lintasan tadi. Diulang percobaan nomor 1 sampai 3 lima kali, kemudian hitung koefisien gesek statis (s), percepatan (a), koefisien gesek kinetis (k), dan kecepatan benda pada saat mencapai ujung bawah bidang luncur (Vt). Dilakukan percobaan diatan dengan menggunakan benda lain.

5.

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN 4.1. Data Pengamatan Berdasarkan data percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan tanggal 21 Oktober 2011, maka dapat dilaporkan hasil sebagai berikut. Keadaan ruangan P (cm)Hg T (oC) C (%) Sebelum percobaan 74,6 30,5 65 % Sesudah percobaan 74,7 30 77 % Balok A Massa : 114,6 gram No x y r t sin 1 34,4 25,3 42,82 0,7 0,591 2 33,3 25,8 42,1 0,8 0,613 x 33,85 25,55 42,46 0,75 0,602 x 0,55 0,25 0,36 0,05 0,011

cos s k a v 0,803 0,736 0,217 408,16 285,71 36,29 0,791 0,775 0,372 312,5 250 37,73 0,797 0,7555 0,294 360,33 267,85 37,01 0,006 0,0195 0,0775 47,83 17,85 0,72

Balok B Massa : 123,1 gram No x y r t sin cos 1 29 25,5 38,62 0,6 0,660 0,751 2 28,5 25,8 38 0,6 0,663 0,75 x 28,75 25,55 38,31 0,6 0,6615 0,7505 x 0,25 0,25 0,31 0 0,0015 0,0005 Balok C Massa : 109,2 gram No 1 2 x x x y r t

s 0,878 0,884 0,881 0,003

k A v 0,124 555,55 333,3 41,29 0,128 555,55 333,3 41,52 0,126 555,55 333,3 41,405 0,002 0 0 0,115

28,2 25,4 37,9 0,79 28,5 25,3 38,1 0,69 28,35 25,35 38 0,74 0,15 0,05 0,1 0,05

sin cos s k 0,67 0,74 0,905 0,463 0,65 0,74 0,892 0,299 0,66 0,74 0,8985 0,381 0,01 0 0,0065 0,082

a 320,51 420,16 370,33 49,825

253,20 42,06 289,91 41,29 271,55 41,675 36,355 0,385

4.2. Perhitungan 1. Balok A Perhitungan x

Ketelitian

= =

= 98,37 % Perhitungan y

= 0,25

Ketelitian

= =

= 99,02 % Perhitungan r

= 0,36

Ketelitian

= =

= 99,15 % Perhitungan t
= 0,05

Ketelitian

= =

= 93,33 % Perhitungan sin

= 0,011

Ketelitian

= =

= 81,73 % Perhitungan cos

= 0,006

Ketelitian

= =

= 99,24 % Perhitungan s

= 0,0195

Ketelitian

= =

= 97,42 % Perhitungan k g = 980 cm/s2

= 0,0775

Ketelitian

= =

= 73,68 %

Perhitungan a st = 100cm

= 47,33

Ketelitian

= =

= 86,86 % Perhitungan V

= 17,85

Ketelitian

= =

= 93,33 % Perhitungan

= 0,72

Ketelitian

= =

= 98,05 %

2. Balok B Perhitungan x
= 0,25

Ketelitian

= =

= 98,13 %

Perhitungan y
= 0,15

Ketelitian

= =

= 99,40 % Perhitungan r

= 0,31

Ketelitian

= =

= 99,19 % Perhitungan t
=0

Ketelitian

= =

= 100 %

 Perhitungan sin

= 0,0015

Ketelitian

= =

= 99,77 % Perhitungan cos

= 0,0005

Ketelitian

= =

= 99,93 % Perhitungan s

= 0,003

Ketelitian

= =

= 99,67 % Perhitungan k g = 980 cm/s2

= 0,002

Ketelitian

= =

= 98,41 % Perhitungan a st = 100cm

=0

Ketelitian

= =

= 100 %

Perhitungan V

=0

Ketelitian

= =

= 100 % Perhitungan

= 0,115

Ketelitian

= =

= 99,72 % 3. Balok C Perhitungan x

Ketelitian

= =

= 99,47 % Perhitungan y
= 0,15

Ketelitian

= =

= 99,40 % Perhitungan r

,1

= 0,1

Ketelitian

= =

= 99,73 % Perhitungan t
= 0,05

Ketelitian

= =

= 93,24 % Perhitungan sin

= 0,01

Ketelitian

= =

= 98,48 % Perhitungan cos

=0

Ketelitian

= =

= 100 % Perhitungan s

= 0,0065

Ketelitian

= =

= 99,27 % Perhitungan k g = 980 cm/s2

= 0,082

Ketelitian

= =

= 78,47 % Perhitungan a st = 100cm

370,33 = 49,825

Ketelitian

= =

= 86,55 %

Perhitungan V

= 36,355

Ketelitian

= =

= 97,25 % Perhitungan

= 0,115

Ketelitian

= =

= 99,64 %

BAB V PEMBAHASAN 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 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. Permukaan bidang yang kasar akan membuat gesekan semakin besar sehingga kecepatan laju balok sedikit lambat atau lebih cepat balok yang permukaannya licin atau halus, pada saat mendorong benda secara terus-menerus maka akan muncul fs (arah gaya gesek) yang membesar sampai benda itu tepat bergerak, setelah benda bergerak, gaya gesek menurun sampai mencapai nilai yang tepat, keadaan itu dikenal dengan gaya gesek kinetis. Maka gesekan kinetis akan besar ketika sedut kemiringan itu rendah, sedang semakin tinggi gaya gesek semakin kecil. Maka percepatannya akan berbeda antara balok yang beratnya ringan dengan yang lebih berat. Sebab massa juga mempengaruhi kecepatan dan gaya. Seperti pada Hukum Newton 2 F = m. a

Dari rumus tersebut dapat dibuktikan bahwa massa dan percepatan berbanding lurus. Pada sudut kemiringan bidangnya lebih besar benda yang lebih berat dikarenakan terjadi tekanan pada bidang miring dengan berat benda yang menyebabkan hambatan, sedangkan benda yang lebih ringan akan mengalami tekanan pada bidang lebih kecil, yang menghasilkan sudut kemiringan lebih kecil pula. Kecepatannya lebih cepat yang ringan, karena berat balok mempengaruhi tekanan balok ke bidang kasar, sehingga gesekan semakin besar, bisa dihubungkan dengan W = m x g. jadi ada gravitasi yang mempengaruhi gesekan dan mempengaruhi terhadap kecepatan. Kecepatan pada Balok A, massa = 114,6 gram

Kecepatan pada Balok B, massa 123,1 gram

Kecepatan pada Balok C, massa 123,1 gram

BAB VI KESIMPULAN Dari percobaan, pengamatan dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut. Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Massa pada balok mempengaruhi kecepatan meluncur balok tersebut diatas bidang miring Sudut kemiringan bidang mempengaruhi kecepatan dan waktu tempuh balok saat meluncur Perhitungan hasil percobaan dilakukan dengan bantuan fungsi SD pada kalkulator

LAMPIRAN 1. 2. a. b. c. Tugas Akhir Apa yang dapat anda simpulkan hubungan antara kekasaran balok (koefisien gesek statis) dengan sudut kemiringan bidang luncur. Jika dua balok yang beratnya berbeda tetapi kekasarannya sama, apa yang dapat anda simpulkan mengenai: Sudut kemiringan bidangnya Percepatan (pada yang sama) Kecepatan pada jarak tempuh dan waktu yang sama. Perkuat pendapat anda dengan rumus-rumus yang berlaku pada teori.

2.

Jawab Permukaan bidang yang kasar akan membuat gesekan semakin besar sehingga kecepatan laju balok sedikit lambat atau lebih cepat balok yang permukaannya licin atau halus, pada saat mendorong benda secara terus-menerus maka akan muncul fs (arah gaya gesek) yang membesar sampai benda itu tepat bergerak, setelah benda bergerak, gaya gesek menurun sampai mencapai nilai yang tepat, keadaan itu dikenal dengan gaya gesek kinetis. Maka gesekan kinetis akan besar ketika sedut kemiringan itu rendah, sedang semakin tinggi gaya gesek semakin kecil a. Sudut kemiringan bidangnya lebih besar benda yang lebih berat dikarenakan terjadi tekanan pada bidang miring dengan berat benda yang menyebabkan hambatan, sedangkan benda yang lebih ringan akan mengalami tekanan pada bidang lebih kecil, yang menghasilkan sudut kemiringan lebih kecil pula. b. Maka percepatannya akan berbeda antara balok yang beratnya ringan dengan yang lebih berat. Sebab massa juga mempengaruhi kecepatan dan gaya. Seperti pada Hukum Newton 2 F = m. a Dari rumus tersebut dapat dibuktikan bahwa massa dan percepatan berbanding lurus. c. Kecepatannya lebih cepat yang ringan, karena berat balok mempengaruhi tekanan balok ke bidang kasar, sehingga gesekan semakin besar, bisa dihubungkan dengan W = m x g. jadi ada gravitasi yang mempengaruhi gesekan dan mempengaruhi terhadap kecepatan. Kecepatan pada Balok A, massa = 114,6 gram 1.

Kecepatan pada Balok B, massa 123,1 gram

 Kecepatan pada Balok C, massa 123,1 gram

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan),Jakarta : Penerbit Erlangga Tipler, Paul A. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Erlangga. Jakarta Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar . Universitas Pakuan. Bogor