Gaya Dan Daya

LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR

Oleh :

RISTO ARSOWATI C

H3111057

PROGRAM DIII TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011

I. GAYA DAN DAYA

A. Pendahuluan

1. Latar Belakang

Gaya adalah usaha yang dilakukan suatu benda untuk bergerak dari

suatu tempat ke tempat yang lain. Suatu benda dikatakan memiliki gaya

jika benda tersebut mempunyai massa dan percepatan. Semua benda yang

bergerak pasti memperoleh hambatan. Hambatan itu bisa berupa udara

yang mengelilingi ataupun roda yang mendapatkan gaya gesek dari bidang

landasnya. Gaya gesek adalah gaya yang berlawanan dengan gaya gerak.

Besarnya gaya gesek dipengaruhi oleh jenis landasan (kasar atau licin),

massa kendaraan dan massa beban yang digunakan.

Selain itu gaya dinyatakan sebagai pengaruh lingkungan. Suatu

benda untuk dipercepat apabila dikenai gaya, sifat ini disebut dengan

inersia (kelembaman). Hal ini diperkuat oleh pernyataan Hukum Newton

III yaitu bilamana suatu benda menyebabkan terjadinya gaya pada benda

lain, maka benda kedua ini menyebabkan gaya pada benda pertama tetapi

dengan arah yang berlawanan (Hukum Aksi Reaksi.

Gaya adalah usaha yang dilakukan suatu benda untuk bergerak dari

suatu tempat ke tempat yang lain.Suatu benda dikatakan memiliki gaya

jika benda tersrbut mempunyai massa dan percepatan. Semua benda yang

bergerak pasti memperoleh hambatan. Hambatan itu bisa berupa udara

yang mengelilingi ataupun roda yang mendapatkan gaya gesek dari bidang

landasnya. Gaya gesek adalah gaya yang berlawanan dengan gaya gerak.

Besarnya gaya gesek dipengaruhi oleh jenis landasan (kasar atau licin),

massa kendaraan dan massa beban yang digunakan.

2. Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum Gaya dan Daya adalah:

a. Mempelajari gaya gesek (hambatan gelinding) dan koefisien yang

timbul pada roda kendaraan yang menggelinding pada permukaan

horizontal.

b.Mempelajari daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah

kendaraan.

3. Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum acara I, Gaya dan Daya dilaksanakan pada hari Selasa,

tanggal 11 Oktober 2011 pada pukul 09.00 – 11.00 WIB bertempat di

Labolatorium Rekayasa Proses Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian,

Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

B. Tinjauan Pustaka

Gaya merupakan sebuah konsep fisika yang sangat abstrak. Salah satu

arti gaya adalah bahwa gaya merupakan sebuah interaksi antara sebuah benda

dengan lingkungan. Sebagai contoh gaya gravitasi adalah sebuah interaksi

antara sebuah benda bermassa m dengan benda lain disekitarnya. Pengartian

lain dari gaya adalah bahwa gaya merupakan penyebab timbulnya percepatan

atau perlambatan. Bentuk gaya dan banyaknya gaya yang bekerja dalam

benda menyebabakan beberapa kemungkinan gerakan benda. Kemungkinan

diam atau bergerak lurus beraturan, jika gaya yang bekerja pada benda nol

atau resultan gaya nol (∑ F = 0). Daya adalah besarnya energi yang dapat

diubah ke dalam bentuk energi lain dalam setiap detik. Satuan daya dalam SI

adalah watt = 1 J/s = 0,738 ft.Ib/s. Satuan lain yang biasa digunakan untuk

menyatakan nilai daya suatu mesin adalah daya kuda (horse power = hp), di

mana 1 hp = 746 watt = 550 ft.Ib/s. Gaya gesekan kinetik adalah gaya

gesekan yang timbul pada saat benda sedang bergerak, sedangkan gaya

gesekan statis adalah gaya gesekan di mana benda sedang berusaha untuk

bergerak (tetapi belum bergeser). Gaya gesekan muncul akibat adanya gaya

tarik antara benda itu dengan permukaan tempat benda bergeser. Gaya dapat

berupa tarikan atau dorongan (tolakan), sehingga kita mengenal dua bentuk

gaya, yaitu gaya tarik dan gaya tolak (Suroso, 2003).

Gaya didefinisikan dengan persamaan F = MA; jadi suatu standar untuk

gaya tergantung pada standar – standat massa dan percepatan. Massa

dianggap besaran dasar, dan standarnya adalah suatu silinder yang terbuat

dari platina – iridium, yang disebut kilogram Internasional, yang disimpan di

ruang bawah tanah di Sevres, Perancis (Bueche, 199).

Dinamika adalah bagian mekanika yang meliputi telaah tentang gerak gan

gaya-gaya yang menyebabkan gerak. Dinamika dapat digambarkan dengan

hukum Newton II. Konsep Gaya dan Massa. Massa adalah materi yang

terkandung dalam suatu zat dan dapat dikatakan sebagai ukuran dari

inersia(kelembaman). Gaya adalah penyebab terjadi gerakan pada benda.

Konsep Gaya dan Massa dijelaskan oleh Hukum Newton Hukum I

menyatakan “Sebuah benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak

lurus beraturan apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan

nol. Hukum II menyatakan “Benda akanmengalami percepatan jika ada gaya

yang bekerja pada benda tersebut dimana gaya ini sebanding dengan suatu

kontanta dan percepatannya (Anonim, 2009 ).

Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang

dilakukan persatuan waktu. Daya dilambangkan P. Dimana P adalah daya, W

adalah kerja, atau energi, t adalah waktu. Daya rata – rata (sering disebut

sebagai “daya” saja bila konteknya jelas) adalah kerja rata – rata atau energi

yang dihantarkan persatuan waktu. Satuan daya dalam SI adalah watt

(Anonim, 2007 )

Gerak dan gaya merupan salah satu konsep esensial dalam mempelajari

fisika perlu mendapatkan perhatian, khususnya para guru fisika terhadap

keterkaitanya antara kedua konsep tersebut dengan konsep lain. Pemahaman

jaringan konsep yang diwujudkan dalam pemetaan konsep akan memberikan

gambaran yang menyeluruh mengenai kemampuan siap yang perlu

beban

fb Wk fd

T

Y K2

B

K1

Y T

Ft a ?

dimilikiolwh peserta didik melalui pemahaman jaringan konsep yang utuh

memberikan peluang dapat dirancangnya suatu kegiatan pembelajaran fisika,

khususnya konsep gerak dan gaya menjadi semakin baik. Munculnya konsep

alternatif dapat digambarkan sebagai berikut : kepada dua siswa dihadapkan

dua buah benda yang sama besarnya atau berbeda beratnya, bila dijatuhkan

secara bersamaan dengan ketinggian sama dan mengenai tanah dalam waktu

yang sama. Dalam konteks ini peserta didik telah memiliki pengetahuan

mengenai rumus y = 12

gt2 atau t = √ (2y/g) dan dalam hal ini massa benda

tidak berpengaruh terhadap waktu jatuh (Suparwoto, 1999).

Menimbulkan perubahan harga koefisien gesek panda kondisi transient

karena adanya panas yang timbul. Dengan demikian daya yang dipindahkan

kopling dapat berubah karena perubahan harga µ akan berubah secara linier

terhadap kecepatan karena besarnya panas yang terjadi sebanding dengan

kecepatan gesek relatifnya (Dewanto, 2011).

C. Alat, Bahan Dan Cara Kerja

1. Alat dan Bahan

a. Sebuah unit “kendaraan”,

b. Landasan kasar dan licin

c. Tali ringan (senar atau benang),

d. Beban tambahan.

e. Alat – alat ukur : berat, panjang, dan waktu

2. Cara Kerja

a. Menyiapkan rangkaian percobaan seperti pada gambar 1.1.

Gambar 1.1 Rangkaian Percobaan Gaya dan Daya

Keterangan :

fb = gaya gesek (hambatan) belakang

fd = gaya gesek (hambatan) depan

Wk= gaya normal (kendaraan + beban)

T = tegangan tali

K1 = katrol 1

K2 = katrol 2

B = pemberat

Ft = gaya tarik

y = jarak lintasan

b. Menentukan landasan yang telah ditentukan untuk meluncurkan

kendaraan.

c. Menyiapkan alat ukur seperti stopwatch, timbangan, meteran, tali senar,

dan pemberat.

d. Melakukan percobaan dengan memberikan beban/pemberat pada katrol

berturut-turut (mb) = 0,150 kg, 0,175 kg, dan 0,200 kg. Sedangkan massa

kendaraan (mk) =1,5 kg dan 2 kg.

e. Mengulang percobaan masing-masing sebanyak 3 kali.

f. Mencatat dan menganalisis hasil percobaan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, http://blogsplonkz.wordpress.com/2009/03/09/fisika-dasar-dinamika/Diakses kamis, 20 Oktober 2011 13.30

Anonim,2007 http:// free.vlsm.org/v12/sponsor/pendamping/praweda/fisika/02/Gaya 5 htm. Diakses kamis, 20 Oktober 2011 13.40

AY, DR. Suroso. Permanasari, DR. Anna. DR. Kardiawarman. 2003. Sain dan Kehidupan. CV. Tarity Samudra Berlian. Jakarta.

Bueche, Frederick J. 1999. Teori dan Soal – Soal Fisika. Erlangga. Jakarta.

Suparwoto. 1999. Jurnal Contoh Dan Analogi Sebagian Upaya Perbaikan Konsep Alternatif Pokok Bahasan Gerak Dan Gaya. Yogyakarta.

Dewanto, Joni. 2011. Jurnal Studi Karekteristik Kopling Plat Gesek Tunggal Pada Kondisi Transient. Universitas Kristen Petra. Surabaya.

D. Hasil dan Analisis Hasil

1. Data Hasil Percobaan

Tabel 1.1 Hasil Pengukuran Koefisien Gesek (µ) dan Gaya (P) Pada

Landasan Kasar

Landasan Mk (kg)

Mb(kg) t(s) t (s) µ P(watt)

Kasar 1.5 0.15 4.81 4,936 0,086 0,0564.85

5.15

0.1754.44

4,316 0,098 0,0834.114.40

0.24.26

3,990 0,111 0,1063.554.16

μ10,098 P

10,081

2.0

0.157.19

7,503 0,069 0,0217.937.39

0.1755.95

5,683 0,077 0,0495.395.71

0.25.61

5,366 0,088 0,0585.255.24

μ20,078 P

10,042

μ 0,088 P0,061Sumber: Laporan Sementara

Tabel 1.2 Hasil Perhitungan Koefisien Gesek (µ) dan Gaya (P)Pada Landasan Licin

Landasan Mk (kg)

Mb(kg) t(s) t (s) µ P(watt)

Licin 1.50.15

2.972,86

30,058 0,2872.52

3.100.175 2.61 2,49

00,144 0,437

2.43

2.43

0.22.61

2,466

0,077 0,4502.412.38

μ10,093 P

10,391

2.0

0.153.15

3,326

0,045 0,2443.463.37

0.1752.88

2,983

0,050 0,3393.102.97

0.22.83

2,740

0,055 0,4372.562.83

μ20,05 P

20,34

μ0,071

P0,365

Sumber: Laporan Sementara

Analisa Hasil Percobaan Rumus koefisien gesek

µ =

mb .g - (mk+mb )(2y

t2 )mk . g

Dimana : mb : massa pemberat (kg)

mk : massa kendaraan (kg)

g : gravitasi (9,8 m/s2)

y : panjang lintasan (1,5 m)

t : waktu tempuh (s)

Rumus daya (P)

P=mk .2 y2

t 3

Dimana : P : daya (watt)

mk : massa kendaraan (kg)

y : panjang lintasan (1,5 m)

t : waktu tempuh (s)

Perhitungan Pada Landasan Kasar

1. mk = 1.5

a. Mb= 0.15 kg ; t=4,936

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

mk.g

= 0.15.9,8 – (0,15+1.5) (2.1,5/4,9362)

1,5.9,8

= 1,470- (1,65) (3/24,364)

14,700

=1,470 – 0,203

14,700

= 1,267

14,700

= 0,086

P = mk.2y2

t3

= 1,5.2 (1,5)2

(4,936)3

= 3.2,250

120,261

P = 0,056 watt

b. mb = 0,175kg ; t = 4,316

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

mk.g

= 0,175 kg.9,8 – (0,175+1,5) (2.1,5/4,3162)

1,5.9,8

= 1,715 – (1,675) (3/18,627)

14,700

= 1,715 – (1,675.0,161)

14,700

= 1,715-0,269

14,700

= 1,446

14,700

= 0,098

P = mk.2y2

t3

= 1,5.2 (1,5)2

(4,316)3

= 3.2,250

80,397

= 6,750

80,397

P = 0,083 watt

c. Mb= 0,2 ; t=3,990

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

Mk.g

= 0,2.9,8 – (0,2+1,5) (2.1,5/3,9902)

1,5.9,8

= 1,960 – (1,7) (3/15,920)

14,700

= 1,960 – 1,7.0,188

14,700

= 1,960 – 0,320

14,700

= 1,640

14,700

= 0,111

P = mk.2y2

T3

= 1,5.2 (1,5)2

(3,990)3

= 3.2,250

63,521

= 6,750

63,521

P = 0,106 watt

2. Mk = 2kg

a. Mb= 0,15kg ; t = 7,503

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

Mk.g

= 0,15.9,8 – (0,15+2) (2.1,5/7,5032)

2.9,8

= 1,47 – (2,15) (3/56,295)

19,6

= 1,47 – 0,114

19,6

= 1,356

19,6

= 0,069

P = mk.2y2

T3

= 2.2 (1,5)2

(7,503)3

= 4.2,250

422,381

= 9

422,381

= 0,021 watt

b. Mb = 0,175kg ; t = 5,683

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

Mk.g

= 0,175.9,8 – (0,175+2) (2.1,5/5,6832)

2.9,8

= 1,715 – (2,175) (3/32,296)

19,6

= 1,715 – 0,202

19,6

= 1,513

19,6

= 0,077

P = mk.2y2

T3

= 2.2 (1,5)2

(5,683)

= 4.2,250

183,540

P = 9

183,540

= 0,049 watt

c. Mb= 0,2kg ; t =5,366

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

Mk.g

= 0,2.9,8 - (0,2+2) (2.1,5/5,3662)

2.9,8

= 1,96 – 0,229

19,6

= 1,731

19,6

= 0,088

P = mk.2y2

T3

= 2.2 (1,5)2

(5,366)3

= 4.2,250

154,508

= 9

154,508

= 0,058 watt

Perhitungan Pada Landasan Licin

1. mk= 1,5

a. mb = 0,15 ; t= 2,863

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

Mk.g

= 0,15.9,8 – (0,15+1,5) (2,15/2,8632)

1,5.9,8

= 1,470 – 1,65 (3/8,196)

1,5.9,8

= 1,470 – 1,65.0,366

14,7

= 1,470 – 0,603

14,7

= 0,867

14,7

= 0,058

P = mk.2y2

T3

= 1,5.2(1,5)2

(2,863)3

= 3.2,250

23,467

P = 6,75

23,467

= 0,287 watt

b. mb= 0,175 ; t= 2,490

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

Mk.g

= 0,175.9,8 – (0,175+1,5) (2.1,5/2,4902)

1,5.9,8

= 1,715 – ( 1,675) (3/6,200)

14,7

= 1,715 – 1,675.0,483

14,7

= 1,715.0,810

14,7

= 2,117

14,7

= 0,144

P = mk.2y2

T3

= 1,5.2 (1,5)2

(2,490)3

= 3.2,250

15,438

= 6,75

15,438

= 0,437

c. mb= 0,2 ; t= 2,466

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

mk.g

= 0,2.9,8 – (0,2+1,5) (2.1,5/2,4662)

1,5.9,8

= 1,98 – 1,7 (3/6,081)

14,7

= 1,98 – 1,7.0,493

14,7

= 1,98 – 0,838

14,7

= 1,142

14,7

= 0,077 watt

P = mk.2y2

T3

= 1,5.2 (1,5)2

(2,466)3

= 3.2,250

14,996

= 6,75

14,996

= 0,450

2. mk= 2kg

a. Mb= 0,15 ; t= 3,326

= mb.g – (mb.mk) (2y/t2)

mk.g

= 0,15.9,8 – (0,15+2) (2.1,5/3,3262)

2.9,8

= 1,47 – (2,15) (3/11,062)

19,6

= 1,47 – 0,583

19,6

= 0,887

19,6

= 0,045

P = mk.2y2

T3

= 2.2 (1,5)2

(3,326)3

= 4.2,250

36,793

= 0,244 watt

b. mb= 0,175 ; t= 2,983

= mb.g – (mb+mk) (2y/t2)

mk.g

= 0,175.9,8 – (0,175+2) (2.1,5/2,9832)

2.9,8

= 1,715 – (2,175) (3/8,898)

19,6

= 1,715 – 0,733

19,6

= 0,982

19,6

= 0,050

P = mk.2y2

T3

= 2.2 (1,5)2

(2,983)3

= 4.2,250

26,543

= 0,339 watt

c. mb= 0,2 ; t= 2,740

= mb.g – (mb.mk) (2y/t2)

mk.g

= 0,2.9,8 – (0,2+2) (2.1,5/2,7402)

2.9,8

= 1,96 – (2,2) (3/7,507)

19,6

= 1,96 – 0,879

19,6

= 0,055

P= mk.2y2

T3

= 2.2 (1,5)2

(2,740)3

= 4.2,250

20,570

= 9

20,570

= 0,437 watt

Perhitungan rata – rataa. Landasan Kasar

rata – rata1 = 0,086 + 0,098 + 0,1113

= 0,098

rata – rata2 = 0,069 + 0,077 + 0,0883

= 0,078

P1 rata - rata = 0,056 + 0,083 + 0,1063

= 0,081 watt

P2 rata - rata = 0,021 + 0,049 + 0,0583

= 0,042 watt

b. Landasan Licin

rata-rata1 = 0,058 + 0,144 + 0,0773

= 0,093

rata-rata2 = 0,045 + 0,050 + 0,0553

= 0,05

P1 rata-rata = 0,287 + 0,437 + 0,4503

= 0,391 watt

P2 rata-rata = 0,244 + 0,339 + 0,4373

= 0,34 watt

0.150.175 0.2

0.150.175 0.2

00.05

0.10.15

0.20.25

0.3

Landasan LicinLandasan Kasar

Gambar 1.2 Grafik Hubungan Antara µdengan W Pada Landasan Kasar Dan

Licin

0.150.175 0.2

0.150.175 0.2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Landasan LicinLandasan kasar

Gambar 1.3 Grafik Hubungan Antara P dengan W Pada Landasan Kasar Dan

Licin

W

µ

mk = 2,0kgmk = 1,5 kg

P

W

mk = 2,0kgmk = 1,5 kg

E. PEMBAHASAN

Dari percobaan dapat kita lihat bahwa gaya adalah suatu usaha yang

dilakukan suatu benda untuk bergerak dari satu tempat ketempat yang lain.

Suatu benda dikatakan memiliki gaya jika benda tersebut mempunyai massa

dan percepatan. Daya diartikan sebagai laju dilakukannya usaha atau

perbandingan antara usaha dengan selang waktu dilakukannya usaha. Dalam

kaitan energi, daya diartikan sebagai laju perubahan energi. Sedangkan daya

rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan usaha. Semua benda yang

bergerak pasti memperoleh hambatan, dan benda yang memperoleh hambatan

akan mendapatkan gaya gesek dari bidang landasannya. Besarnya gaya gesek

dipengaruhi oleh jenis landasan (kasar atau licin), massa kendaraan dan massa

beban yang digunakan olen Newton, konsep gaya dibuat lebih tepat dengan

menyatakan bahwa gaya adalah segala sesuatu yang mempercepat benda.

Makin besar gaya makin besar pula percepatan yang dihasilkan. Makin besar

benda, maka makin kecil percepatan yang dihasilkan pada gaya yang sama.

Selain itu, hubungan antara daya dan usaha yaitu, bahwa semakin besar laju

usaha, semakin besar daya. Sebaliknya semakin kecil laju usaha maka

semakin kecil laju daya yang dimaksudkan dengan laju usaha adalah seberapa

cepat sebuah usaha dilakukan.

F. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

a. Jika massa kendaraan (mk) kecil maka nilai koefisien hambatan roda (N)

juga kecil

b. Jika massa kendaraan (mk) besar maka nilai koefisien hambatan roda (N)

semakin besar

c. Jika semakin besar massa beban (mb) maka semakin cepat yang ditempuh.

d. Besar massa kendaraan (mk) berbanding lurus daya (p)

e. Besarnya gaya tergantung pada beban, landasan dan waktu.

f. Daya dipengaruhi oleh panjang lintasan, massa kendaran, dan waktu

tempuh.

g. Semakin besar beban pemberatnya, semakin sedikit waktu yang dibutuhkan

untuk melaju.

h. Semakin besar massa kendaraan dan waktu tempuh maka nilai koefisien

gesek semakin besar.

i. Koefisien gesek pada landasan kasar lebih besar daripada koefisien gesek

pada landasan licin.

j. Faktor yang mempengaruhi besar koefisien gesek (μ) adalah massa benda,

massa kendaraan, gaya grafitasi, panjang lintasan, waktu tempuh, dan jenis

landa.

.