praktikum mekanika

1. Quelean
B.
PERCOBAAN 12
GESEKAN
TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan inisiswa diharapkan dapat:
1. Menentukan gaya gesekan luncur/gelincir antara dua benda yang bergesekan.
2. Menyebut hubungan antara gaya luncur dan gaya normal pada benda yang meluncur.
PENDAHULUAN
Jika kita menarik atau mendorong sebuah benda, misalnya meja yang berada di atas lantai, dan
jika dorongan atau tarikan yang diberikan tidak cukup kuat, benda tidak akan bergerak. Benda
dalam keadaan setimbang. Kelihatannya ada suatu gaya yang berlawanan arah dengan gaya
dorong yang mencegah benda berpindah daritempatnya di lantai. Gaya itu disebut gaya gesekan
sfafis antara meja dan lantai. Gaya gesekan disebabkan sebagian oleh ketidakteraturan
permukaan yang saling bersentuhan dan sebagian disebabkan gaya antar-molekul antara dua
benda yang saling bersentuhan (gaya adesif).
Misalkan benda itu berupa balok yang memiliki masaa M danberat Ws sebagaimana terlihat pada
Gambar 12.1. Jika benda itu ditarik atau didorong ke kanan oleh gaya F, dan benda masih dalam
keadaan diam (setimbang), gaya yang bekerja pada benda adalah gaya tarik F, gaya besekan F;,
gaya gravitasi Ws, dan gaya normal N bekerja tegak lurus permukaan tempat balok berada;
Karena balok dalam keadaan setimbang:
F=Fn; N=Wo.
Jika gaya tarik F diperbesar. secara berangsur-
angsur, maka, mulai dari gaya dengan nilai tertentu
benda mulai meluncur (bergerak). lni berarti bahwa
gaya gesekan juga bertambah besar sampai
mencapai nilai tertinggi. Setelah nilai ini
tercapat,gaya gesekan juga bertambah sampai
harga tertentu (maksimum), setelahnya gaya initidak
dapbt lagi mencegah benda untuk bergerak. Gaya
gesekan ini disebut gaya gesekan luncur statis
maksimum atau disingkal gaya gesekan sfafis maksimum. Gaya gesekan statis maksimum
dinyatakan dengan Fn. Ketika benda telah bergerak, gaya yang diperlukan untuk mempertahkan
gerak benda temyata lebih kecil daripada gaya gesekan statis. Gaya gesekan itu disebut gaya
gesekan dinamis (dynamic friction force).
Perbandingan antara gaya gesekan statis Fn dan gaya N disebut juga koefisien gesekan sfatis
dan diberi lambang p.. Oleh sebab itu:
Gambar 12.1
Gaya tarikan dan gaya gesekan
u= L. d^u' N'
Fg= PN
Dapat dilihat bahwa p lidak memiliki dimensi. Percobaan-percobaan memperlihatkan bahwa 7z
adalah konstan untuk dua benda yang diberikan dalam gerak meluncur. Jika koefisien gesekan
konstan, maka grafik Fr - N adalah berupa garis lurus. p adalah kemiringan grafik.
38

2. Qesckan
Dalam percobaan ini kita akan mencari koefisien gesekan statis dan mengamati faktor-faktor
yang mempengaruhi besar nilai tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi gaya
gesekan, yaitu :
a. Jenis bahan yang saling bersentuhan;
b. berat benda W, alau gaya normal N.
Benda yang akan digunakan adalah sebuah balok yang disebut balok gesekan. Balok gesekan
memiliki empat jenis permukaan yang berbeda: karet, kayu, plastik, dan kaca.
C. ALATPERCOBAAN
Papan percobaan Balok gesek
Bidang miring Massa bercelah dan penggantung massa
Neraca Pegas Penjepit kertas
Puli Talinilon
Alat bantu:
Timbangan fiika tersedia)
D. PERSIAPAN PERCOBAAN
Jika timbangan disediakan:
Neraca batang memiliki akurasi yang lebih baik daripada neraca pegas. Jadi, jika neraca batang
tersedia, dianjurkan agar Anda menentukan gaya gravitasi dengan mengukur massa benda
menggunakan neraca (dan menghitung gaya gravitasi), alih-alih menggunakan neraca pegas.
1. Gunakan neraca untuk mengukur massa me balok gesekan. Catat nilai mspada kotom yang
sesuai pada Tabel 12.1.
2- Gunakan neraca untuk mengukur massa satu kotak penjepit kertas mp.
Massa satu kotak penjepit kertas mo = ..... kg.
3. Hitung jumlah penjepit kertas yang ada di datam kotak tersebut. Misalkan ada sejumlah n
buah.
n=....
4. Selanjutnya hitung massa satu penjepit kertas ffip = n1o: n, dan catat hasil perhitungan pada
Tabel 12.1.
Jika timbangan tidak tersedia:
5. Gunakan neraca pegas untuk mengukur massa balok gesekor r??e. Catat nilai me pada Tabel
12.1.
6. Gunakan neraca pegas untuk mengukur massa satu kotak penjepit kertas mp.
Massa satu kotak penjepit kertas mu = ..... kg.
7 - Hitung jumlah penjepit kertas yang ada didalam kotak tersebut. Misalkan ada sejumla h n buah.
n=.....,,
B. Selanjutnya hitung massa satu penjepit kertas frp= tfib: n, dan catat hasil perhitungan Tabel
12.1.
Catatan: Penjepit kertas akan digunakan sebagai"massa renik" (renik = kecil) selain massa
bercelah yang bermassa agak besar.
39

3. Qesefraa
Periksa balok gesekan secara
seksama. Perhatikan empat
permukaannya yang berbeda-
beda, yaitu karet, kayu, plastik,
dan kaca.
Rangkai alat percobaan seperti pada
Gambar 12.2; lelakl<an bidang miring
dalam keadaan horizontal. Mulailah
dengah permukaan karet balok
gesek bersentuhan dengan bidang
miring. Jadi, pada percobaan ini
terjadi persentuhan antara
permukaan karet dan permukaan
aluminium bidang miring.
Gunakan tali penyipat tegak untuk
meyakinkan bahwa bidang miring
ada dalam keadaan horizontal.
12. Atur posisi puli sedemikian rupa
sehingga tali sejajar dengan
permukaan bidang miring.
Massa bercelah fiika perlu bersama-sama dengan penjepit kertas) digunakan untuk menarik
benda (balok gesekan).
E. LANGKAH PERCOBA.AN
1. Pasang massa secukupnya pada penggantung massa sedemikian rupa sehingga balok
gesekan hampir bergerak ke kanan. Untuk mengetahui hhl ini; berilah balok dorongan
sekejap saja ke kanan. Bila balok bergerak ke kanan kurang lebih dengan kecepatan tetap,
persyaratan "sehingga balok gesekan hampir bergerak ke kanan" sudah terpenuhi. Jika
balok berhe_nti setetah di dorong, massa pada penggantung terlalu kecil. Jika balok bergerak
dipercepat, massa pada penggantung massa terlalu berat. Jika perlu, gunakan jepit kertas.
2. Setelah diperoleh keadaan balok bergerak dengan kecepatan tetap ke kanan, tentukan
massa yang digunakan untuk menarik benda tersebut (termasuk massa jepit kertas).
Misalkan beratnya adalah 4 kg.
Catat nilai mlpada lembar kertas terpisah.
3. Gunakan nilai M untuk menghitung gaya tarik gravitasi F menggunakan persamaan F = mg.
Anggap nilai g = 9,8 m/detik2. lnilah Ft. Catat nilai Fs pada kolom yang sesuai pada Tabel
12.1 (baris 1 dibawah judulkolom'karet")
Menyelidiki pengaruh perbedaan bahan permukaan pada gaya gesekan statis
4. Gunakan metoda yang sama dengan di atas, tentukan gaya gesekan kinetis antara bahan
lainnya (kayu, plastik, dan kaca) dan bidang miring. Catat hasil percobaan pada kolom dan
baris yang sesuai pada Tabel 12.1.
9.
10.
11.
Gambar12.1
40

4. Qesertan
Menyelidiki pengaruh perbedaan gaya normal pada gaya gesekan statis
5. Ubah berat balok gesekan dengan menambahkan massa bercelah di atas balok gesekan. Untuk
penambahan massa, Anda dapat mengikuti penambahan massa sepertiterlihat pada Tabel ,12.1.
6. Tentukan gaya gesekan statis untuk berat balok gesekan yang berbeda, dan untuk
permukaan yang berbeda.
7. catat hasilyang didapatkan pada kolom dan baris yang sesuaipada Tabel 12.1.
'Tabel 12.1
Mo = .... kg
,1?p = .... kg
Menentukan koefisen gesekan untuk tiap pasang permukaan kontak
8. Buat grafik antara W dan F1 untuk tiap 4 pasang permukaan (karet - aluminum, kayu -aluminum, plastik - aluminum, dan kaca - aluminum). Anda dapat membuat grafik pada satu
lembar kertas grafik mm saja, atau dalam 4 lembar kertas garfik mm yang terpisah.
PERHTTUNGAN
Hitung koefisien gesekan statis antara empat permukaan (karet, kayu, plastik, dan kaca) dan
bidang miring (aluminium).
lapet = ..'.i l.(,va-rui = .......1 /gr*-er = ......., /6r-+rr = .......
(Anda dapat menghitung nilai itu dengan menghitung nilai rata-rata dari masing-masing
percobaan, atau dengan menggunakan nilai kemiringan (s/ope) grafik W - F1, jika grafik yang
didapatkan adalah linear.
PERTANYAAN
Apa yang dapat Anda katakan mengenai pengaruh gaya normal ke gaya gesekan kinetis?
H. KES!MPULAN
Apa kesimpulan umum yang dapat Anda gambarkan dari percobaan di atas berkaitan dengan
gaya gesekan?
F.
G.
Penambahan
massa (kg)
Massa totalm
Balok gesekan
(kg)
Massa massa
penarik mr (k9)
Gaya gesekan statik F1= Mg(N) untuk
permukaan
Karet Kayu Plastik Kaca
0
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
41