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, danjika dorongan atau tarikan yang diberikan tidak cukup kuat, benda tidak akan bergerak. Bendadalam keadaan setimbang. Kelihatannya ada suatu gaya yang berlawanan arah dengan gaya

dorong yang mencegah benda berpindah daritempatnya di lantai. Gaya itu disebut gaya gesekansfafis antara meja dan lantai. Gaya gesekan disebabkan sebagian oleh ketidakteraturanpermukaan yang saling bersentuhan dan sebagian disebabkan gaya antar-molekul antara duabenda yang saling bersentuhan (gaya adesif).

Misalkan benda itu berupa balok yang memiliki masaa M danberat Ws sebagaimana terlihat padaGambar 12.1. Jika benda itu ditarik atau didorong ke kanan oleh gaya F, dan benda masih dalamkeadaan 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 tertentubenda mulai meluncur (bergerak). lni berarti bahwagaya gesekan juga bertambah besar sampaimencapai nilai tertinggi. Setelah nilai ini

tercapat,gaya gesekan juga bertambah sampaiharga tertentu (maksimum), setelahnya gaya initidakdapbt lagi mencegah benda untuk bergerak. Gayagesekan ini disebut gaya gesekan luncur statismaksimum atau disingkal gaya gesekan sfafis maksimum. Gaya gesekan statis maksimumdinyatakan dengan Fn. Ketika benda telah bergerak, gaya yang diperlukan untuk mempertahkangerak benda temyata lebih kecil daripada gaya gesekan statis. Gaya gesekan itu disebut gayagesekan dinamis (dynamic friction force).

Perbandingan antara gaya gesekan statis Fn dan gaya N disebut juga koefisien gesekan sfatisdan 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 7zadalah konstan untuk dua benda yang diberikan dalam gerak meluncur. Jika koefisien gesekankonstan, maka grafik Fr - N adalah berupa garis lurus. p adalah kemiringan grafik.

38

Qesckan

Dalam percobaan ini kita akan mencari koefisien gesekan statis dan mengamati faktor-faktoryang mempengaruhi besar nilai tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi gayagesekan, 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 gesekanmemiliki 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 PERCOBAANJika timbangan disediakan:

Neraca batang memiliki akurasi yang lebih baik daripada neraca pegas. Jadi, jika neraca batangtersedia, dianjurkan agar Anda menentukan gaya gravitasi dengan mengukur massa bendamenggunakan neraca (dan menghitung gaya gravitasi), alih-alih menggunakan neraca pegas.

1. Gunakan neraca untuk mengukur massa me balok gesekan. Catat nilai mspada kotom yangsesuai 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 nbuah.

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 Tabel12.1.

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 massabercelah yang bermassa agak besar.

39

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 menarikbenda (balok gesekan).

E. LANGKAH PERCOBA.AN

1. Pasang massa secukupnya pada penggantung massa sedemikian rupa sehingga balokgesekan hampir bergerak ke kanan. Untuk mengetahui hhl ini; berilah balok dorongansekejap saja ke kanan. Bila balok bergerak ke kanan kurang lebih dengan kecepatan tetap,persyaratan "sehingga balok gesekan hampir bergerak ke kanan" sudah terpenuhi. Jikabalok berhe_nti setetah di dorong, massa pada penggantung terlalu kecil. Jika balok bergerakdipercepat, massa pada penggantung massa terlalu berat. Jika perlu, gunakan jepit kertas.

2. Setelah diperoleh keadaan balok bergerak dengan kecepatan tetap ke kanan, tentukanmassa 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 Tabel12.1 (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 bahanlainnya (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

Qesertan

Menyelidiki pengaruh perbedaan gaya normal pada gaya gesekan statis5. 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 untukpermukaan 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 kontak8. 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 satulembar 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) danbidang miring (aluminium).

lapet = ..'.i l.(,va-rui = .......1 /gr*-er = ......., /6r-+rr = .......(Anda dapat menghitung nilai itu dengan menghitung nilai rata-rata dari masing-masingpercobaan, atau dengan menggunakan nilai kemiringan (s/ope) grafik W - F1, jika grafik yangdidapatkan 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 dengangaya gesekan?

F.

G.

Penambahan

massa (kg)

Massa totalmBalok gesekan

(kg)

Massa massa

penarik mr (k9)

Gaya gesekan statik F1= Mg(N) untukpermukaan

Karet Kayu Plastik Kaca

0

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

41