Laporan Gaya Gesek

GAYA GESEKAN

Wahdini Ramli, Darlina, Siti Hardianti Retno Ambar Wati

PENDIDIKAN FISIKA UNM 2014

Abstrak

Telah dilakukan eksperimen “Gaya Gesekan” yang bertujuan untukmengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan, memahamikonsep gaya gesekan statik dan kinetik dan menentukan kofisiengesekan statik dan kinetik. Alat dan bahan yang digunakan adalahneraca pegas, katrol meja, balok, beban tambahan, tali/benang, papanlandasan, bidang miring, stopwatch, dan meteran. Untuk prosedurkerja pada kegiatan 1 yaitu mencari hubungan antara gaya normaldengan gaya gesekan dengan menggunakan balok kasar yang gayanormalnya diubah-ubah dengan penambahan beban. Pada kegiatan 2mencari hubungan antara keadaan permukaan dengan gaya gesekan denganmemanipulasi keadaan permukaan balok. Pada kegiatan 3 menentukankofisien gesekan statik pada bidang miring dengan memanipulasi gayanormal. Dan pada kegiatan 4 menentukan kofisien gesekan kinetik padabidang miring dengan memanipulasi jarak tempuh. Dari keseluruhanpraktikum, menunjukkan hasil yang sesuai dengan teori. Sehinggaditarik kesimpulan bahwa gaya normal berbanding lurus dengan gayagesekan, tingkat kekasaran permukaan benda berbanding lurus dengangaya gesekan, kofisien gaya gesekan statik berbanding lurus dengansudut kritis dan berbanding terbalik dengan gaya beratnya dan gayagesekan kinetik berbanding lurus dengan percepatannya.

Kata kunci: gaya gesekan statik, gaya gesekan kinetik,sudut kemiringan bidang, gaya tarik, gaya normal

TUJUAN

1. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi gaya

gesekan.

2. Memahami konsep gaya gesekan statik dan kinetik.

3. Menentukan kofisien gesekan statik dan kinetik.

RUMUSAN MASALAH

1. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi gaya

gesekan?

2. Bagaimana konsep gaya gesekan statik dan kinetik?

3. Bagaimana cara menentukan kofisien gesekan statik

dan kinetik pada bidang datar dan bidang miring?

4. Bagaimana hubungan antara gaya gesekan dengan gaya

normal, massa benda, keadaan permukaan benda, dan

besarnya sudut kemiringan bidang?

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori Singkat

1. Gaya gesekan

Apabila ada dua benda yang berinteraksi melalui

kontak atau sentuhan langsung pada permukaannya,

maka akan timbul suatu gaya yang disebut gaya

kontak. Gaya kontak ini memiliki komponen yang

sejajar dengan permukaan sentuh yang secara khusus

disebut gaya gesekan, sedangkan komponen lain yang

tegak lurus dengan permukaan sentuh disebut gaya

normal. Ketika sebuah benda bergerak, baik pada

suatu permukaan maupun pada media kental seperti

udara atau air, ada kekuatan yang melawan gerak

benda itu karena berinteraksi dengan lingkungannya

yang disebut dengan gaya gesekan. Gaya gesekan

sangat penting dalam kehidupan sehari-hari

Sebuah balok yang didorong di atas meja akan

bergera bila sebuah balok massanya m, kita lepaskan

dengan kecepatan awal Vo pada sebuah bidang

horizontal, maka balok itu akhirnya akan berhenti.

Ini berarti di dalam gerakan balok mengalami

perlambatan, atau ada gaya yang menahan balok, gaya

ini disebut gaya gesekan.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan

Karena arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan

arah gerak benda, sehingga bersifat menghambat gerak

benda. Walaupun gaya normal arahnya tegak lurus

terhadap arah gerak benda, namun gaya nomal

memberikan pengaruh pada besarnya gaya gesekan.

Sehingga gaya gesekan dipengaruhi oleh:

a. Gaya normal (N)

Gaya normal timbul jika suatu benda bersentuhan

dengan permukaan suatu bidang. Sehingga gaya

normal adalah gaya reaksi dari bidang akibat

gaya aksi dari benda yang arahnya tegak lurus

terhadap bidang. Makin besar gaya normlanya,

maka makin besar pula gaya gesekannya. Gaya

normal ada karena reaksi terhadap gaya berat

benda (aksi) yang diakibatkan oleh adanya massa

benda yang memperhitungkan besar percepatan

gravitasi tempat benda tersebut itu berada dari

permukaan bumi. Sehingga gaya normal N = m.g

dimana m adalah massa, dan g adalah percepatan

gravitasi.

b. Kofisien gesekan (μ)

Kofisien gesekan adalah tingkat kekasaran

permukaan yang bergesekan. Makin kasar kontak

bidang permukaan yang bergesekan, maka makin

besar pula gaya gesekan yang ditimbulkan. Nilai

kofisien gesekan dari yang paling halus ke

kasar adalah 0-1 yang tidak berkonstanta.

3. Gaya gesekan statik dan kinetik

Gaya gesekan dibagi dua yaitu: gaya gesekan statik

(fs) dan gaya gesekan kinetik (fk). Sebuah balok

beratnya W, berada pada bidang mendatar yang kasar,

kemudian ditarik oleh gaya F seperti pada Gambar 2.1

di bawah ini.

Arah gaya gesekan f berlawanan arah dengan gaya

penyebabnya F, dan berlaku:

1. Untuk harga F <fs maka balok dalam keadaan diam.

Ff

N

W

Gambar 3.1: Gaya-gaya yang bekerja pada benda

2. Untuk harga F = fs maka balok tepat saat akan

bergerak.

3. Apabila Fase diperbesar lagi sehingga F >fs maka

benda bergerak dan gaya gesekan statik fs akan

berubah menjadi gaya gesekan kinetik fk.

Gaya gesekan antara dua permukaan yang saling diam

satu terhadap yang lain disebut gaya gesekan statik.

Gaya gesekan statik yang maksimum sama dengan gaya

terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak.

Sekali gerak telah dimulai, gaya gesekan antar kedua

permukaan biasanya berkurang sehingga diperlukan

gaya yang lebih kecil untuk menjaga agar benda

bergerak beraturan. Besarnya gaya gesekan statik

antara dua permuakaan yang bersentuhan dapat

bernilai.

fs≤μsN

Dimana konstanta tanpa dimensi μs, yang disebut

kofisien gaya statik dan N adalah besar gaya normal

yang dikerjakan oleh satu permukaan kepada permukaan

yang lainnya. Tanda sama dengan berlaku pada saat

kedua permukaan itu tepat akan tergelincir, yaknifs=fmaks≡μsN. Keadaan ini disebut gerak yang akan terjadi.

Tanda tidak sama dengan berlaku ketika kedua

permukaannya tidak dalam keadaan akan tergelincir.

Jika fs menyatakan besar gaya gesekan statik

maksimum, maka :

μs=fsN (3.1)

Dengan μs adalah koefisien gesekan statik dan N

adalah besar gaya normal. Gaya yang bekerja antara

dua permukaan yang saling bergerak relatif disebut

gaya gesekan kinetik. Besarnya gaya gesekan kinetik

yang bekerja atara dua permukaan adalah.

fk=μkN

Dimana μk adalah kofisien gesekan kinetik.

Mesikipun kofisien gesekan kinetik dapat berubah-

ubah bergantung kelajuannya, namun dapat diabaikan

dalam pengamatan ini. Jika fk menyatakan besar gaya

gesekan kinetik, maka :

μk=fkN (3.2)

dengan μk adalah koefisien gesekan kinetik.

Bila sebuah benda dalam keadaan diam pada suatu

bidang datar, dan kemudian bidang tempat benda

tersebut dimiringkan perlahan-lahan sehingga

membentuk sudut sampai benda tepat akan bergerak,

koefisien gesekan statik antara benda dan bidang

diberikan oleh persamaan,

s = tan c (3.3)

Dengan c adalah sudut pada saat benda tepat akan

bergerak, yang disebut sudut kritis. Koefisien

gesekan statik merupakan nilai tangen sudut

kemiringan bidang, dengan keadaan benda tepat akan

bergerak/meluncur. Pada sudut-sudut yang lebih besar

dari c, balok meluncur lurus berubah beraturan ke

ujung bawah bidang miring dengan percepatan :ax = g (sin θ − μk cos θ) (3.4)

di mana adalah sudut kemiringan bidang dan k

adalah koefisien gesekan kinetik antara benda dengan

bidang. Dengan mengukur percepatan ax, maka

koefisien gesekan k dapat dihitung.

Alat dan Bahan

1. Neraca pegas 0-3 N

2. Neraca Ohauss 310 gram

3. Katrol meja

4. Balok kasar+agak kasar+licin+stecker penyambung

5. 3 Beban tambahan

6. Tali/benang

7. Papan landasan

8. Bidang miring

9. Stopwatch

10. Meteran

Identifikasi Variabel

Kegiatan 1: Hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan

1. Variabel manipulasi

Gaya normal (N) dan keadaan benda

2. Variabel respon

Gaya tarik (N)

3. Variabel kontrol

Jenis permukaan

Kegiatan 2: Hubungan antara keadaan permukaan dengan gaya gesekan


Jenis permukaan

2. Variabel respon

Gaya tarik (N)

3. Variabel kontrol

Gaya normal (N)

Kegiatan 3: Menentukan koefisien gesekan statik pada bidang miring


Gaya berat (N)

2. Variabel respon

Sudut kritis

3. Variabel kontrol

Jenis permukaan

Kegiatan 4: Menentukan koefisien gesekan kinetik pada bidang miring


Jarak tempuh (m)

2. Variabel respon

Waktu tempuh (s)

3. Variabel kontrol

Massa beban (kg) , sudut kemiringan bidang (˚), dan

jenis permukaan.

Definisi Operasional Variabel



a. Gaya normal adalah besar gaya reaksi dari

permukaan meja akibat gaya aksi dari balok dengan

permukaan kasar ditambah beban 1, ditambah beban

1 dan 2, dan ditambah beban 1, 2, dan 3 yang

terlebih dahulu diukur massanya dengan

menggunakan neraca Ohauss 310 gram kemudian

dikonversikan ke satuan kilogram lalu dikalikan

dengan percepatan gravitasi (bergantung pada

massa dan arahnya selalu tegak lurus dengan

bidang).

b. Keadaan benda adalah keadaan balok yang ditinjau

saat balok yang diberikan gaya tarik tepat akan

bergerak dan pada saat balok bergerak lurus

beraturan.

2. Variabel respon

Gaya tarik adalah gaya yang timbul akibat tarikan

terhadap balok dengan menggunakan neraca pegas yang

telah dihubungkan dengan tali dan katrol yang

merupakan penunjukkan dari gaya gesekan pada balok

dengan permukaan kasar ditambah beban 1, ditambah

beban 1 dan 2, ditambah beban 1, 2, dan 3.

3. Variabel kontrol

Jenis permukaan adalah keadaan permukaan balok yang

bersentuhan dengan meja yang dibuat tetap yaitu

balok dalam keadaan kasar dan meja dalam keadaan

licin tiap perubahan gaya normal.




bersentuhan dengan meja yang dibuat berubah yaitu

dari permukaan yang kasar, agak kasar, dan licin.

2. Variabel respon

Gaya tarik adalah gaya yang timbul akibat tarikan

terhadap balok dengan menggunakan neraca pegas yang

telah dihubungkan dengan tali dan katrol yang

merupakan penunjukkan dari gaya gesekan pada balok

yang kasar, agak kasar, dan licin.

3. Variabel kontrol

Gaya normal adalah besar gaya reaksi dari permukaan

meja akibat adanya gaya berat (aksi) yang arahnya

selalu tegak lurus dengan bidang dari balok tanpa

penambahan beban yang bergantung pada massanya yang

dibuat tetap setiap keadaan permukaan yang berbeda

yang didapatkan dengan mengukur massa balok pada

neraca Ohauss 310 gram lalu dikonversikan ke dalam

satuan kg, kemudian dikalikan dengan percepatan

gravitasi.



Gaya berat adalah besar berat balok, balok + beban

1, balok + beban 1 dan 2, dan balok + beban 1, 2,

dan 3 yang diukur massanya terlebih dahulu dengan

menggunakan neraca Ohauss 310 gram lalu

dikonversikan ke dalam satuan kg, kemudian dikalikan

dengan percepatan gravitasi.

2. Variabel respon

Sudut kritis adalah besar sudut kemiringan bidang

tepat pada saat balok kasar tepat akan bergerak dari

ujung bidang miring bagian atas hingga pada saat

balok tepat akan bergerak dengan menggunakan busur

derajat yang terdapat pada bidang miring.

3. Variabel kontrol


bersentuhan dengan bidang miring yang dibuat tetap

yaitu balok dalam keadaan kasar dan bidang miring

dalam keadaan licin tiap perubahan gaya normal.



Jarak tempuh adalah panjang lintasan balok tanpa

beban tambahan yang bergerak dari titik atau posisi

tertentu dari bidang miring yang diukur dari ujung

bawah bidang miring hingga 100 cm, 70 cm, dan 50 cm

yang diukur dengan menggunakan meteran.

2. Variabel respon

Waktu tempuh adalah lamanya balok untuk sampai dari

titik yang telah ditentukan panjangnya pada bidang

miring hingga ke ujung bawah bidang miring yang

diukur dengan menggunakan stopwatch tepat pada saat

balok dilepaskan.

4. Variabel kontrol

a. Massa beban adalah ukuran materi balok yang

diukur dengan menggunakan neraca Ohauss 310 gram

yang diletakkan pada bidang miring untuk diukur

waktu tempuhnya.

b. Sudut kemiringan bidang adalah besar kemiringan

sudut yang telah diatur terlebih dahulu dengan

tetap menggunakan busur derajat yang ada pada

bidang miring yang besarnya lebih besar dari

sudut kritis balok tanpa penambahan beban yaitu

ditambah 2 derajat.

c. Jenis permukaan adalah keadaan permukaan balok

yang bersentuhan dengan bidang miring yang dibuat

tetap yaitu balok dalam keadaan kasar dan bidang

miring dalam keadaan licin tiap perubahan jarak

tempuh.

Prosedur Kerja


1. Menarik balok dengan neraca pegas seperti pada

gambar di bawah ini

2.

Kemudian mengamati penunjukkan neraca pegas pada saat

balok tepat akan bergerak dan pada saat balok

bergerak lurus beraturan.

3. Menambahkan beban di atas balok, dan mengamati

penunjukkan neraca pegas pada saat balok tepat akan

bergerak dan pada saat balok bergerak lurus

beraturan.

4. Melakukan beberapa kali pengukuran dengan

mengubah-ubah penambahan beban di atas balok dan

mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.


1. Mengganti permukaan balok dengan yang kasar.

Kemudian mengamati penunjukan pada neraca pegas

pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat

balok bergerak lurus beraturan.

Balok

Meja

Neraca pegas

Katrol

Tali

2. Melakukan kegiatan ini beberapa kali dengan

mengganti permukaan balok dengan yang agak kasar

dan licin.

3. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.


1. Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan yaitu

balok dengan stecker penyambung, bidang miring, dan

beban tambahan.

2. Meletakkan bidang di atas meja dengan posisi

mendatar ( = 0).

3. Meletakkan balok persegi di salah satu ujung bidang

tersebut.

4. Mengangkat secara perlahan ujung bidang tempat

balok persegi berada sehingga sudut kemiringan

bidang bertambah. Kemudian mencatat sudut

kemiringan bidang pada saat benda tepat akan

bergerak.

5. Mengulangi kegiatan (4) dengan menambah beban pada

balok persegi hingga diperoleh sedikitnya 5 (lima)

data pengukuran sudut.


1. Mengatur kemiringan bidang dengan sudut yang lebih

besar dari sudut kritis (c) yang telah anda peroleh

pada bagian 1 di atas untuk balok persegi tanpa

beban tambahan. Mencatat sudut kemiringan ini

sebagai .

2. Metakkan balok di ujung atas bidang yang telah anda

ketahui panjangnya.

3. Melepaskan balok bersamaan dengan menjalankan

stopwacth untuk mengukur waktu tempuh balok persegi

bergerak lurus berubah beraturan hingga ke ujung

bawah bidang. Kemudian mencatat waktu tempuh ini

sebagai t1.

4. Mengulangi kegiatan (3) dengan pengubahan jarak

tempuh hingga diperoleh 9 (sembilan) pasangan data

jarak dan waktu tempuh.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan


Jenis permukaan adalah kasar

Tabel 1. Hubungan antara gaya tarik dengan gaya normal

No Gaya Normal (N) Keadaan Benda Gaya Tarik (N)

1 |1,1263±0,0001|

Tepat akan

bergerak

1. |0,80±0,05|

2. |0,70±0,05|

3. |0,80±0,05|

Bergerak lurus

beraturan

1. |0,40±0,05|

2. |0,40±0,05|

3. |0,40±0,05|2 |1,6626±0,0001| Tepat akan

bergerak1. |0,90±0,05|

2. |0,95±0,05|

3. |0,80±0,05|

Bergerak lurus

beraturan

1. |0,60±0,05|

2. |0,60±0,05|

3. |0,60±0,05|

3 |2,1699±0,0001|

Tepat akan

bergerak

1. |1,20±0,05|

2. |1,30±0,05|

3. |1,20±0,05|

Bergerak lurus

beraturan

1. |0,80±0,05|

2. |0,80±0,05|

3. |0,80±0,05|


Gaya Normal= |0,6304±0,0001|NTabel 2. Hubungan antara jenis permukaan dengan gaya

tarik

No Jenis Permukaan Keadaan Benda Gaya Tarik (N)

1 I

Tepat akan

bergerak

1. |0,80±0,05|

2. |0,80±0,05|

3. |0,80±0,05|

Bergerak lurus

beraturan

1. |0,30±0,05|

2. |0,30±0,05|

3. |0,30±0,05|2 II Tepat akan

bergerak1. |0,70±0,05|

2. |0,70±0,05|

3. |0,70±0,05|

Bergerak lurus

beraturan

1. |0,30±0,05|

2. |0,30±0,05|

3. |0,30±0,05|

3 III

Tepat akan

bergerak

1. |0,40±0,05|

2. |0,40±0,05|

3. |0,40±0,05|

Bergerak lurus

beraturan

1. |0,20±0,05|

2. |0,20±0,05|

3. |0,20±0,05|

Kegiatan 3: Menentukan kofisien gesekan statik pada bidang miring

Tabel 3. Gaya gesekan statik pada bidang miring

No Gaya Berat (N) Sudut Kritis (˚)

1|0,6304±0,0001|

1. |18,0±0,5|

2. |18,0±0,5|

3. |18,0±0,5|

2|1,1263±0,0001|

1. |17,0±0,5|

2. |17,0±0,5|

3. |18,0±0,5|

3|1,6626±0,0001|

1. |17,0±0,5|

2. |16,5±0,5|

3. |16,5±0,5|

4|2,1699±0,0001|

1. |16,0±0,5|

2. |16,0±0,5|

3. |16,0±0,5|

Kegiatan 4: Menentukan kofisien gesekan kinetik pada bidang miring

Massa beban = |0,06304±0,00001|kg

Sudut kemiringan bidang = |20,0±0,5|°Tabel 4. Gaya gesekan kinetik pada bidang miring

No Jarak Tempuh (cm) Waktu Tempuh (s)

1 |100,00±0,05|

1. |1,6±0,1|

2. |1,8±0,1|

3. |1,7±0,1|

2 |70,00±0,05|

1. |1,2±0,1|

2. |1,3±0,1|

3. |1,2±0,1|

3 |50,00±0,05|

1. |1,0±0,1|

2. |1,1±0,1|

3. |1,1±0,1|

ANALISIS DATA


A. Gaya tarik untuk setiap gaya normal

1. Untuk gaya normal N=|1,1263±0,0001|Na. Tepat akan bergerak

1) Hasil pengukuran

N=N1+N2+N3

3

N=(0,80+0,70+0,803 )N

N=0,77NN=0,77N

2) Ketidakpastian

δ1=|N1−N|, δ2=|N2−N|, δ3=|N3−N|δ1=|0,80−0,77|N=0,03

δ2=|0,70−0,77|N=0,07

δ3=|0,80−0,77| N = 0,03

δmax=0,07N

∆N=0,07N3) Kesalahan relatif

KR=ΔNNx100%

KR=0,07N0,77N

x100%=9%=2AB

4) Pelaporan fisika

N=|N±ΔN|NN=|0,77±0,070|N5) Gaya gesekan statik

∑F=0

N−fs=0

N=fs

fs=|fs±Δfs|Nfs=|0,77±0,070|N

b. Bergerak lurus beraturan

1) Hasil pengukuran

N=N1+N2+N3

3

N=(0,40+0,40+0,403 )N

N=0,40NN=0,40N

2) Ketidakpastian

δ1=|0,40−0,40|N=0N

δ2=|0,40−0,40|N=0N

δ3=|0,40−0,40| N = 0 N

δmax=0

Sehingga kembali ke ketidakpastian alat

yaitu ∆F=1n×NSTneracapegas=1

2×0,1N=0,05N


KR=ΔNNx100%

KR=0,05N0,40N

x100%=12,5%=2AB

4) Pelaporan fisika

N=|N±ΔN|NN=|0,40±0,050|N5) Gaya gesekan kinetik

∑F=maN−fk=m×0

N−fk=0

N=fk

fk=|fk±Δfk|Nfk=|0,40±0,050|N


1) Hasil pengukuran

N=(0,90+0,95+0,803 )N

N=0,88NN=0,88N

2) Ketidakpastian

δ1=|0,90−0,88|N=0,02N

δ2=|0,95−0,88|N=0,07N

δ3=|0,80−0,88| N = 0,08 N

δmax=0,08


KR=0,08N0,88N

x100%=9%=2AB

4) Pelaporan fisika

N=|0,88±0,080|N5) Gaya gesekan statik

fs=|0,88±0,050|N


1) Hasil pengukuran

N=(0,60+0,60+0,603 )N

N=0,60NN=0,60N

2) Ketidakpastian

δ1=|0,60−0,60|N=0N

δ2=|0,60−0,60|N=0N

δ3=|0,60−0,60| N = 0 N

δmax=0



2×0,1N=0,05N


KR=0,05N0,60N

x100%=8,3%=2AB

4) Pelaporan fisika

N=|0,60±0,050|N5) Gaya gesekan kinetik

fk=|0,60±0,050|N


1) Hasil pengukuran

N=(1,20+1,30+1,203 )N

N=1,23N

N=1,23N 2) Ketidakpastian

δ1=|1,20−1,23|N=0,03N

δ2=|1,30−1,23|N=0,07N

δ3=|1,20−1,23| N = 0,03 N

δmax=0,07


KR=0,07N1,23N

x100%=5,7%=2AB

4) Pelaporan fisika

N=|1,2±0,070|N5) Gaya gesekan statik

fs=|1,2±0,070|N


1) Hasil pengukuran

N=(0,80+0,80+0,803 )N

N=0,80NN=0,80N

2) Ketidakpastian

δ1=|0,80−0,80|N=0N

δ2=|0,80−0,80|N=0N

δ3=|0,80−0,80| N = 0 N

δmax=0



2×0,1N=0,05N


KR=0,05N0,80N

x100%=6,25%=2AB

4) Pelaporan fisika

N=|0,80±0,050|N5) Gaya gesekan kinetik

fk=|0,80±0,050|N

B. Hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan

statik

1. Tabel hubungan antara gaya normal dengan gaya

gesekan statikGaya Normal (N) Gaya gesekan (N)

|1,1263±0,0001| |0,77±0,070||1,6626±0,0001| |0,88±0,050|

|2,1699±0,0001| |1,2±0,070|

2. Grafik hubungan antara gaya normal dengan gaya

gesekan statik

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.40

0.20.40.60.81

1.21.4

f(x) = 0.410065789392357 x + 0.272188587853727R² = 0.917754355239353

Grafik hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan statik

gaya normal (N)

gaya

ges

ekan

(N)

a. Kofisien gesekan statik

y = mx + c

dydx =

ddx

(mx+c)

∆y∆x = m

∆fs

∆N = m=μs

y = 0,4101x + 0,2722

dydx =

ddx

(0,4101x+0,2722)

∆y∆x =0,4101

∆fs

∆N = 0,4101=μs

μs = 0,4101

b. Derajat kepercayaan

R² = 0,9178

fs

N

DK = R2 × 100 %

DK = 0,9178 × 100 %

DK = 91,78 %

c. Kesalahan relatif

KR= 100 % - DK

KR= 100 % - 91,78 %

KR= 8,22 % (2 AB)

d. Ketidakpastian

∆μs = KR×μs100%

∆μs= 0,1×0,4101

100%

∆μs= 0,0004101

e. Pelaporan fisika

μs=|μs±∆μs|μs=|0,41±0,00041|

C. Hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan

kinetik

1. Tabel hubungan antara gaya normal dengan gaya

gesekan kinetikGaya Normal(N) Gaya gesekan(N)

|1,1263±0,0001| |0,40±0,050||1,6626±0,0001| |0,60±0,050||2,1699±0,0001| |0,80±0,050|

2. Grafik hubungan antara gaya normal dengan gaya

gesekan kinetik

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.40

0.2

0.4

0.6

0.8

1

f(x) = 0.383189983667426 x − 0.0333874970033449R² = 0.999742667388316

Grafik hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan kinetik

Gaya normal (N)

gaya

ges

ekan

kin

etik (

N)

a. Kofisien gesekan statik

y = mx + c

dydx =

ddx

(mx+c)

∆y∆x = m

∆fk

∆N = m=μk

y = 0,3832x - 0,0334

dydx =

ddx

(0,3832x−0,0334)

∆y∆x = 0,3832

∆fk

∆N =0,3832=μk

μk = 0,3832

fs

N

b. Derajat kepercayaan

R² = 0,9997

DK = R2 × 100 %

DK = 0,999 × 100 %

DK = 99,9 %


KR= 100 % - DK

KR= 100 % - 99,9 %

KR= 0,1 % (4 AB)

d. Ketidakpastian

∆μk=KR×μk100%

∆μk=0,1×0,3832

100%∆μk=0,0003832

e. Pelaporan fisika

μk=|μk±∆μk|μk=|0,3832±0,0003832|


A. Gaya tarik untuk setiap jenis permukaan

1. Jenis permukaan kasar

a. Tepat akan bergerak

1) Hasil pengukuran

F=F1+F2+F3

3

F=(0,80+0,80+0,803 )N

F=(2,403 )NF=0,80N

F=0,80N 2) Ketidakpastian

δ1=|F1−F|, δ2=|F2−F|, δ3=|F3−F|δ1=|0,80−0,80|N=0

δ2=|0,80−0,80|N=0

δ3=|0,80−0,80| N = 0

δmax=0N



2×0,1N=0,05N

∆F=0,05N3) Kesalahan relatif

KR=ΔFFx100%

KR=0,05N0,80N

x100%=6,25%=2AB

4) Pelaporan fisika

F=|F±ΔF|NF=|0,80±0,050|N5) Gaya gesekan statik

∑F=0

F−fs=0

F=fs

fs=|fs±Δfs|Nfs=|0,80±0,050|N


1) Hasil pengukuran

F=F1+F2+F3

3

F=(0,30+0,30+0,303 )N

F=(0,903 )NF=0,30N


δ1=|0,30−0,30|N=0N

δ2=|0,30−0,30|N=0N

δ3=|0,30−0,30| N = 0 N

δmax=0


yaitu ∆F=1n×NSTneracapegas=

12×0,1N=0,05N


KR=ΔFFx100%

KR=0,05N0,30N

x100%=16,7%=2AB

4) Pelaporan fisika

F=|F±ΔF|NF=|0,30±0,050|N5) Gaya gesekan kinetik

∑F=maF−fk=m×0

F−fk=0

F=fk

fk=|fk±Δfk|Nfk=|0,30±0,050|N

2. Jenis permukaan agak kasar


1) Hasil pengukuran

F=(0,70+0,70+0,703 )N

F=(2,103 )NF=0,70N


δ1=|0,70−0,70|N=0N

δ2=|0,70−0,70|N=0N

δ3=|0,70−0,70| N = 0 N

δmax=0



2×0,1N=0,05N


KR=0,05N0,70N

x100%=7,1%=2AB

4) Pelaporan fisika

F=|0,70±0,050|N5) Gaya gesekan statik

fs=|0,70±0,050|N


1) Hasil pengukuran

F=(0,30+0,30+0,303 )N

F=(0,903 )NF=0,30N


δ1=|0,30−0,30|N=0N

δ2=|0,30−0,30|N=0N

δ3=|0,30−0,30| N = 0 N

δmax=0



2×0,1N=0,05N


KR=0,05N0,30N

x100%=16,7%=2AB

4) Pelaporan fisikaa

F=|0,30±0,050|N5) Gaya gesekan kinetik

fk=|0,30±0,050|N

3. Jenis permukaan licin


1) Hasil pengukuran

F=(0,40+0,40+0,403 )N

F=(1,203 )NF=0,40N


δ1=|0,40−0,40|N=0N

δ2=|0,40−0,40|N=0N

δ3=|0,40−0,40| N = 0 N

δmax=0



2×0,1N=0,05N

∆F=0,05N

3) Kesalahan relatif

KR=0,05N0,40N

x100%=12,5%=2AB

4) Pelaporan fisika

F=|0,40±0,05|N5) Gaya gesekan statik

fs=|0,40±0,05|N


1) Hasil pengukuran

F=(0,20+0,20+0,203 )N

F=(0,603 )NF=0,20N


δ1=|0,20−0,20|N=0N

δ2=|0,20−0,20|N=0N

δ3=|0,20−0,20| N = 0 N

δmax=0



2×0,1N=0,05N


KR=0,05N0,20N

x100%=25 %=2AB

4) Pelaporan fisika

F=|0,20±0,05|N5) Gaya gesekan kinetik

fk=|0,20±0,05|N


A. Menghitung rata-rata sudut kritis dari masing-masing

gaya berat:

1. Untuk gaya berat W = |0,6304±0,0001|a. Sudut kritis

θc1 = 18,0 0

θc2 = 18,0 0

θc2 = 18,0 0

θc=θc1+θc2+θc3

3

θc=18,0°+18,0°+18,0°

3θc=18,0 0

b. Ketidakpastian

δ1=|θ1−θc|, δ2=|θ2−θc|, δ3=|θ3−θc|δ1=|18,0−18,0|°=0

δ2=|18,0−18,0|°=0

δ3=|18,0−18,0|° = 0

δmax=0

∆θc=0

Karena δmax=0 bernilai nol maka harus kembali

ke NST alat, dimana NST dari mistar busur

adalah 0,5 0. sehingga ∆θc = 0,5 0


KR=Δθθx100%

KR=0,5°18,0°

×100%=2,7%=3AB.

d. Pelaporan fisika

θc=|θc±Δθ|°θc=|18,0±0,500|°

2. Untuk gaya berat = |1,1263±0,0001|a. Sudut kritis

θc1 = 17,0 0

θc2 = 17,0 0

θc2 = 18,0 0

θc=17,0°+17,0°+18,0°

3θc=17,3°

b. Ketidakpastian

δ1=|17,0−17,3|°=0,3°

δ2=|17,0−17,3|°=0,3°

δ3=|18,0−17,3|° = 0,7°

δmax=0,7°

∆θc=0,7°


KR= 0,7°17,3°

×100%=4,04%=3AB.

d. Pelaporan fisika

θc=|17,3±0,700|°

3. Untuk gaya berat W = |1,6626±0,0001|a. Sudut kritis

θc1 = 17,0 0

θc2 = 16,5 0

θc2 = 16,5 0

θc=17,0°+16,5°+16,5°

3θc=16,7°

b. Ketidakpastian

δ1=|17,0−16,7|°=0,3°

δ2=|16,5−16,7|°=0,2°

δ3=|16,5−16,7|° = 0,2°

δmax=0,3°

∆θc=0,3°


KR=0,3°16,7°

×100%=1,8%=3AB.

d. Pelaporan fisika

θc=|16,7±0,300|°

4. Untuk gaya berat = |2,1669±0,0001|a. Sudut kritis

θc1 = 16,0 0

θc2 = 16,0 0

θc2 = 16,0 0

θc=16,0°+16°+16°

3θc=16°

b. Ketidakpastian

δ1=|16,0−16,0|°=0

δ2=|16,0−16,0|°=0

δ3=|16,0−16,0|° = 0

δmax=0

Karena δmax bernilai nol maka harus kembali ke

NST alat, dimana NST dari mistar busur adalah

0,5 0. sehingga ∆θc = 0,5 0


KR=0,5°16,0°

×100%=3,1%=3AB.

d. Pelaporan fisika

θ=|16,0±0,500|°B. Koefisien gesekan statik untuk setiap sudut kritis

beserta analisis ketidakpastiannya.

1. Untuk gaya berat W = |0,6304N±0,0001|Na. Kofisien gesekan statik

μs=tanθ

μs=tan18,00°=0,32

b. Ketidakpastian

∆θc=∆θc× π180°

∆θc=0,5°× 3,14180°

=0,0087

μs=tanθ

dμs=|∂μs∂θ |dθdμs=|sec2θ|dθ

dμsμs

=| 1cos2θsinθcosθ |dθ

dμsμs

=| 1cosθsinθ|dθ

∆μsμs

=| ∆θcosθsinθ|

∆μs=| ∆θcosθsinθ|μs

∆μs=| 0,0087cos18,0°sin18,0°|0,32

∆μs=| 0,00870,95×0,31|0,32

∆μs=|0,00870,2945|0,32=|0,0295|0,32=0,00944


KR=∆μsμs

×100%

KR=0,009440,32

×100%=2,95%=3AB

d. Pelaporan fisika

μs=|μs±∆μs|

μs=|0,320±0,00944|

2. Untuk gaya berat W=|1,1263±0,0001|Na. Kofisien gesekan statik

μs=tan17,3°=0,31

b. Ketidakpastian

∆θc=0,7°× 3,14180°

=0,012

∆μs=| 0,012cos18,0°sin18,0°|0,31

∆μs=| 0,0120,95×0,30|0,31

∆μs=|0,0120,285|0,31=|0,042|0,31=0,013


KR=0,0130,31

×100%=4,2 %=3AB

d. Pelaporan fisika

μs=|0,310±0,0310|

3. Untuk gaya berat W=|1,6626±0,0001|Na. Kofisien gesekan statik

μs=tan16,7°=0,3

b. Ketidakpastian

∆θc=0,3°× 3,14180°

=0,0052

∆μs=| 0,0052cos16,7°sin16,7°|0,3

∆μs=| 0,00520,96×0,29|0,3

∆μs=|0,00520,28 |0,3=|0,0186|0,3=0,00558


KR=0,00558

0,3×100%=1,86%=3AB

d. Pelaporan fisika

μs=|0,300±0,00588|

4. Untuk gaya berat W=|2,1699±0,0001|N a. Kofisien gesekan statik

μs=tan16,0°=0,29

b. Ketidakpastian

∆θc=0,5°× 3,14180°

=0,0087

∆μs=| 0,0087cos16,0°sin16,0°|0,29

∆μs=| 0,00870,96×0,28|0,29

∆μs=|0,00870,2688|0,29=|0,0324|0,29=0,00939


KR=0,009390,29

×100%=3,2%=3AB

d. Pelapaoran fisika

μs=|0,290±0,00939|

C. Tabel yang menghubungkan antara massa beban dan koefisien gesekan statiknya.

Massa (kg) μs

0,06304±0,0001 |0,320±0,00944|0,11263±0,0001 |0,31±0,031|0,16626±0,0001 |0,300±0,00588|0,21699±0,0001 |0,290±0,00939|


A. Jarak dan waktu tempuh balok kasar

Keadaan 1

1. Jarak tempuh

a. Hasil pengukuran

x=x1

x=100cm = 1 mb. Ketidakpastian alat

∆x=1n×NSTmeteran

∆x=12×0,1cm=0,05cm=0,0005m


KR=Δxxx100%

KR=0,05cm100cm

x100%=0,05%

d. Angka berarti

Karena pengukuran jarak merupakan pengukuran

tunggal dan bukan perhitungan, sehingga angka

berarti ikut pada ketidakpastian alatnya yaitu

0,05 = 2 AB

e. Pelaporan fisika

x=|x±Δx|cmx=|100,00±0,05|cmx=|1,0000±0,0005|m

2. Waktu tempuh

a. Hasil pengukuran

t=t1+t2+t3

3

t=(1,6+1,8+1,73 )

t=(5,13 )s

t=1,7st=1,7s

b. Ketidakpastian

δ1=|t1−t|, δ2=|t2−t|, δ3=|t3−t|δ1=|1,6−1,7|s=0,1s

δ2=|1,8−1,7|s=0,1s

δ3=|1,7−1,7| s = 0

δmax=0,1s

∆t=0,1sc. Kesalahan relatif

KR=Δttx100%

KR=0,11,7

x100%=5,8 %=2AB

d. Pelaporan fisika

t=|t±Δt|st=|1,7±0,10|s

Keadaan 2

1. Jarak tempuh

a. Hasil pengukuran

x=70cm=0,7m b. Ketidakpastian alat

∆x=12×0,1cm=0,05cm=0,0005m


KR=0,05cm70cm

x100%=0,07%

d. Angka berarti




0,05 = 2 AB

e. Pelaporan fisika

x=|70,00±0,05|cmx=|0,7000±0,0005|m

2. Waktu tempuh

a. Hasil pengukuran

t=(1,2+1,3+1,23 )

t=(3,73 )st=1,23st=1,23s

b. Ketidakpastian

δ1=|1,2−1,23|s=0,03s

δ2=|1,3−1,23|s=0,07s

δ3=|1,2−1,23| s = 0,03

δmax=0,07s


KR=0,071,23

x100%=5,7%=2AB

d.Pelaporan fisika

t=|t±Δt|st=|1,2±0,070|s

Keadaan 3

1. Jarak tempuh

a. Hasil pengukuran

x=50cm=0,5m b. Ketidakpastian alat

∆x=12×0,1cm=0,05cm=0,0005m


KR=Δxxx100%

KR=0,05cm50cm

x100%=0,1%

d. Angka berarti




0,05 = 2 AB

e. Pelaporan fisika

x=|50,00±0,05|cmx=|0,5000±0,0005|m

2. Waktu tempuh

a. Hasil pengukuran

t=(1,0+1,1+1,13 )

t=(3,23 )st=1,07st=1,07s

b. Ketidakpastian

δ1=|1,0−1,07|s=0,07s

δ2=|1,1−1,07|s=0,03s

δ3=|1,1−1,07| s = 0,03

δmax=0,07s


KR=0,071,07

x100%=6,5%=2AB

d.Pelaporan fisika

t=|t±Δt|st=|1,1±0,070|s

B. Grafik hubungan antara jarak tempuh dengan kuadrat

waktu tempuh

1. Tabel hubungan antara jarak tempuh dan waktu

tempuh

Jarak tempuh

(cm)

Waktu tempuh

(s)

|100−0,05| |1,70−0,10|

|70−0,05| |1,23−0,10|

|50−0,05| |1,07−0,10|

2. Tabel hubungan antara jarak tempuh dengan kuadrat

waktu tempuh

x (m) t2 (s2)

|1,0000−0,0005| |2,8900−0,1000|

|0,7000−0,0005| |1,5129−0,1000|

|0,5000−0,0005| |1,1449−0,1000|

3. Grafik hubungan antara jarak tempuh dengan

kuadrat waktu tempuh

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30

0.20.40.60.81

1.2

f(x) = 0.267722239051481 x + 0.238243520730064R² = 0.95765653973131

Grafik hubungan antara jarak tempuh dan waktu tempuh

t2

x

a. Percepatan

y = mx + c

y = 0,2677x + 0,2382

x=mt2+cx=0,2677t2+0,2382

dxdt2

=∂mt2−c∂t2

Jarak (m)

Waktu (s2)

dxdt2

=m

∆x∆t2

=m=a=0,2677m /s2

b. Derajat Kepercayaan

R² = 0,9577

DK=R2×100%DK=0,9577×100%=95,77%

c. Kesalahan Relatif

KR=100%−DKKR=100%−95,77%=4,24%=3AB

d. Ketidakpastian

KR=∆aa×100 %

∆a=a× KR100%

∆a=0,2677m /s2×0,0424=0,01135m /s2

e. Pelaporan fisika

a=|a±∆a|m /s2

a=|0,268±0,0114|m /s2

C. Kofisien gesekan kinetik pada bidang miring

1. Kofisien gesekan kinetik

ax=g (sinθ−μkcosθ )ax−gsinθ=−gμkcosθ

gμkcosθ=−(ax−gsinθ)

μk=gsinθ−axgcosθ

μk=tanθ−ax

gcosθ

μk=tan20°−0,2677m /s2

10m /s2cos20°

μk=0,36397−0,2677m /s2

9,4m /s2

μk=0,36397−0,02848=0,34122

2. Kesalahan relatif

θ=20°=20°× π180°

=20°× 3,14180°

=0,35

ax=g (sinθ−μkcosθ )gμkcosθ=gsinθ−ax

μk=gsinθ−axgcosθ

karenagmerupakanketetapan,makatidakditurunkansehingga:

μk=sinθ−axcosθ

dμk=|∂μk

∂ax|dax+|∂μk

∂θ |dθdμk=| −1

cosθ|dax+|(cosθ−1).cosθ−(sinθ−ax ) (−sinθ )cos2θ |dθ

dμk=| −1cosθ|dax+|cos2θ−cosθ+sin2θ−axsinθ

cos2θ |dθdμk=| −1

cosθ|dax+|cos2θ+sin2θ−cosθ−axsinθcos2θ |dθ

dμk=| −1cosθ|dax+|1−cosθ−axsinθ

cos2θ |dθ

dμkμk

=| −1cosθ

sinθ−axcosθ

|dax+|1−cosθ−axsinθcos2θ

sinθ−ax

cosθ|dθ

∆μkμk

={| −1sinθ−ax|∆ax+|1−cosθ−axsinθ

cosθ (sinθ−ax) |∆θ}∆μk={| ∆ax

sinθ−ax|+|(1−cosθ−axsinθ)∆θcosθ (sinθ−ax) |}μk

∆μk={| 0,01135m /s2

sin0,35−0,2677m /s2|+|(1−cos0,35−0,2677m /s2sin0,35)0,5°cos0,35 (sin0,35−0,2677m /s2 ) |}0,34122

∆μk={| 0,01135m /s2

0,006−0,2677m /s2|+|(1−1−0,2677m /s2.0,006 )0,5°1 (0,006−0,2677m /s2 ) |}0,34122

∆μk={|0,01135−0,2617|+|(−0,0016 )0,51 (−0,2617) |}0,34122

∆μk={|0,0434|+|0,00080,2617|}0,34122∆μk={|0,0434|+|0,0031|}0,34122∆μk=|0,0465|0,34122=0,0159

3. Kesalahan relatif

KR=∆μkμk

×100%

KR=0,01590,34122

×100%=4,7%=3AB

4. Pelaporan fisika

μk=|μk±∆μk|μk=|0,341±0,0159|

PEMBAHASAN


Pada kegiatan pertama yaitu mencari hubungan antara

gaya normal dengan gaya gesekan. Dengan mengambil data

gaya tarik sebagai gaya gesekan pada benda dengan

memanipulasi besar gaya normal yang bergantung pada massa

balok yang terlebih dahulu telah diukur dengan

menggunakan neraca Ohauss 310 gram kemudian dikalikan

dengan percepatan gravitasi. Dengan masing-masing gaya

normal adalah balok yang ditambahkan beban yaitu

balok+beban 1, balok+beban1+beban2, dan

balok+beban1+beban2+beban3 sehingga gaya normal menjadi

variabel bebas. Dengan perubahan pada gaya normal, maka

menyebabkan perubahan pada penunjukkan neraca pegas yaitu

gaya tarik balok sehingga gaya tarik menjadi variabel

respon dari besar gaya normal. Gaya tarik balok sama

dengan gaya gesekan statik pada balok karena menggunakan

hukum Newton I pada saat balok tepat akan bergerak yaitu

∑F=0 maka F−fs=0 sehinggaF=fs. Sedangkan pada saat

balok bergerak lurus beraturan gaya tarik juga sama

dengan gaya gesekan kinetik menggunakan hukum Newton II

karena benda bergerak ∑F=ma dengan percepatan pada GLB

adalah nol makaF−fk=0 sehinggaF=fk. Kemudian variabel

yang dibuat untuk tetap dan tidak berubah adalah jenis

permukaan balok. Yang telah diatur sebelumnya untuk

menggunakan balok yang permukaannya kasar sehingga tidak

ikut berpengaruh pada hasil gaya tarikan.

Untuk gaya normal N=|1,1263±0,0001|N, pada saat bendatepat akan bergerak menunjukkan rata-rata gaya gesekan

statik sebesarfs=|0,77±0,070|N dan rata-rata gaya gesekan

kinetik sebesar fk=|0,40±0,050|N. Untuk gaya normal

N=|1,6626±0,0001|N, pada saat benda tepat akan bergerakmenunjukkan rata-rata gaya gesekan statik sebesar

fs=|0,88±0,050|N dan rata-rata gaya gesekan kinetik

sebesarfk=|0,60±0,050|N. Dan untuk gaya normal

N=|2,1699±0,0001|N, pada saat benda tepat akan bergerakmenunjukkan rata-rata gaya gesekan statik sebesar

fs=|1,2±0,070|N dan rata-rata gaya gesekan kinetik sebesar

fk=|0,80±0,050|N.

Dari data dapat dilihat bahwa penunjukkan nilai gaya

gesekan statik berturut-turut untuk gaya normal 1,1263 N,

1,6626 N, dan 2,1699 N adalah 0,77 N, 0,88 N, dan 1,2 N

yang menunjukkan bahwa semakin besar gaya normal yang

diberikan, maka semakin besar pula gaya gesekan

statiknya. Dapat dilihat bahwa untuk gaya normal 1,1263 N

menunjukkan gaya gesekan statik yang lebih kecil dari

dari gaya normal 1,6626 N, dan gaya normal 1,6626 N

menunjukkan gaya gesekan statik yang lebih kecil dari

dari gaya normal 2,1699 N. sehingga dapat disimpulkan

bahwa gaya normal berbanding lurus dengan gaya gesekan

statik.

Sedangkan untuk gaya gesekan berturut-turut untuk gaya

normal 1,1263 N, 1,6626 N, dan 2,1699 N adalah 0,40 N,

0,60 N, dan 0,80 N yang menunjukkan bahwa semakin besar

gaya normal yang diberikan, maka semakin besar pula gaya

gesekan kinetiknya. Dapat dilihat bahwa untuk gaya normal

1,1263 N menunjukkan gaya gesekan kinetik yang lebih

kecil dari dari gaya normal 1,6626 N, dan gaya normal

1,6626 N menunjukkan gaya gesekan statik yang lebih kecil

dari dari gaya normal 2,1699 N. Sehingga dapat

disimpulkan bahwa gaya normal berbanding lurus dengan

gaya gesekan kinetik.

Dari hasil tersebut, penunjukkan gaya gesekan statik

mapun kinetik memiliki karakteristik yang sama. Sehingga

dapat disimpulkan bahwa hubungan antara gaya normal

dengan gaya gesekan dilihat dari besar gaya normalnya

yang berbanding lurus yaitu, semakin besar gaya normal

maka semakin besar pula gaya gesekannya.

Kemudian dari data gaya normal dengan gaya gesekan

statik dihubungkan dengan menggunakan plot grafik

hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan statik

yang diperoleh saat benda tepat akan bergerak untuk

mendapatkan nilai dari kofisien gesekan statik. Nilai

kofisien gesekan statik ini diperoleh dari penurunan gaya

gesekan statik terhadap gaya normal sehingga μs=m. Dengan

m merupakan gradien (kemiringan garis grafik) yang

diambil dari persamaan y = 0,4101x + 0,2722 sehinggaμs=0,4101. Dengan menganalisis kesalahan yang diperoleh

dari derajat kepercayaan yang diambil dari nilai R2 dari

grafik yaitu R² = 0,9178 kemudian dicari kesalahan

relatif dari kofisien gesekan statik sehingga diperoleh

ketidakpastian ∆μs= 0,0004101. Dan didapatkan pelaporan

fisika dari kofisien gesekan statik yaitu

μs=|0,41±0,00041|.

Dari data gaya normal dengan gaya gesekan kinetik

dihubungkan dengan menggunakan plot grafik hubungan

antara gaya normal dengan gaya gesekan kinetik yang

diperoleh saat benda tepat akan bergerak untuk

mendapatkan nilai dari kofisien gesekan kinetik. Nilai

kofisien gesekan kinetik ini diperoleh dari penurunan

gaya gesekan kinetik terhadap gaya normal sehingga μk=m.

Dengan m merupakan gradien (kemiringan garis grafik) yang

diambil dari persamaan y = 0,3832x - 0,0334 sehinggaμk=0,3832. Dengan menganalisis kesalahan yang diperoleh

dari derajat kepercayaan yang diambil dari nilai R2 dari

grafik yaitu R² = 0,9997 kemudian dicari kesalahan

relatif dari kofisien gesekan kinetik sehingga diperoleh

ketidakpastian ∆μk=0,0003832. Dan didapatkan pelaporan

fisika dari kofisien gesekan kinetik yaitu

μk=|0,3832±0,0003832|.

Dari kedua data kofisien gaya gesekan yang diperoleh

dari grafik hubungannya dengan gaya normal, dengan

kofisien gesekan statik adalah μs=|0,41±0,00041| dan

kofisien gesekan kinetik adalah μk=|0,3832±0,0003832|.

Dapat dilihat bahwa nilai kofisien gesekan kinetik akan

selalu lebih kecil dari kofisien gesekan statik dengan

selisih 0,0268. Karena pada dasarnya akan lebih sulit

untuk memindahkan benda yang dalam keadaan diam yang

memiliki kofisien gesekan statik dibandingkan benda yang

telah bergerak dimana gaya gesekan statiknya telah

berubah menjadi kinetik.


Pada kegiatan kedua yaitu mencari hubungan antara

keadaan permukaan dengan gaya gesekan. Dengan mengambil

data gaya tarik sebagai gaya gesekan pada benda dengan

memanipulasi jenis permukaan balok yaitu dengan yang

kasar, agak kasar, dan licin sehingga jenis permukaan

menjadi variable bebas. Dengan perubahan pada jenis

permukaan balok maka menyebabkan perubahan pada

penunjukkan neraca pegas yaitu gaya tarik balok sehingga

gaya tarik menjadi variabel respon dari jenis permukaan.

Gaya tarik balok sama dengan gaya gesekan statik pada

balok karena menggunakan hukum Newton I pada saat balok

tepat akan bergerak yaitu ∑F=0 maka F−fs=0 sehinggaF=fs

. Sedangkan pada saat balok bergerak lurus beraturan gaya

tarik juga sama dengan gaya gesekan kinetik menggunakan

hukum Newton II karena benda bergerak ∑F=ma dengan

percepatan pada GLB adalah nol makaF−fk=0 sehinggaF=fk.

Kemudian variabel yang dibuat untuk tetap dan tidak

berubah adalah gaya normal pada balok yang bergantung

pada massanya. Yang telah diatur sebelumnya untuk

menggunakan balok tanpa penambahan beban sehingga

memiliki gaya normal N=|0,6304±0,0001|N.Untuk jenis permukaan 1 yaitu balok kasar, pada saat

benda tepat akan bergerak, rata-rata penunjukan pada

neraca pegas adalah fs=|0,80±0,05|N dan pada saat balok

bergerak lurus beraturan adalah fk=|0,30±0,05|N. Untuk

jenis permukaan 2 yaitu balok agak kasar, pada saat benda

tepat akan bergerak, rata-rata penunjukan pada neraca

pegas adalah fs=|0,70±0,05|N dan pada saat balok bergerak

lurus beraturan adalahfk=|0,30±0,05|N. Untuk jenis

permukaan 3 yaitu balok licin, pada saat benda tepat akan

bergerak, rata-rata penunjukan pada neraca pegas adalah

fs=|0,40±0,05|N dan pada saat balok bergerak lurus

beraturan adalahfk=|0,20±0,05|N.

Dari hasil pengamatan tersebut dapat dilihat bahwa

gaya gesekan statik untuk permukaan 1, 2, dan 3 berturut-

turut 0,80; 0,70; 0,40 yang menunjukkan permukaan yang

lebih kasar memiliki gaya gesekan statik yang lebih

tinggi dari permukaan yang agak kasar dan permukaan yang

agak kasar lebih tinggi dari yang licin. Sehingga semakin

tinggi tingkat kekasaran balok maka semakin tinggi pula

gaya gesekan statiknya.

Sedangkan untuk gaya gesekan kinetik untuk permukaan

1, 2, dan 3 berturut-turut 0,30; 0,30; 0,20 yang

menunjukkan permukaan yang lebih kasar memiliki gaya

gesekan kinetik yang sama dari permukaan yang agak kasar

dan permukaan yang kasar maupun yang agak kasar lebih

tinggi dari yang licin. Sehingga semakin tinggi tingkat

kekasaran balok maka semakin tinggi pula gaya gesekan

kinetik.

Dari hasil tersebut, penunjukkan gaya gesekan statik

mapun kinetik memiliki karakteristik yang sama. Sehingga

dapat disimpulkan bahwa hubungan antara keadaan permukaan

benda dengan gaya gesekan dilihat dari tingkat

kekasarannya yang berbanding lurus yaitu, semakin kasar

permukaan benda maka semakin besar pula gaya gesekannya.


Pada ketiga yaitu menentukan kofisien gesekan statik

pada bidang miring dengan memanipulasi gaya berat yang

berhubungan dengan massa beban yaitu balok tanpa beban

W=|0,6304±0,0001|N, balok+beban1W=|1,1263±0,0001|N,

balok+beban1+beban2 W=|1,6626±0,0001|N, dan

balok+beban1+beban2+ beban3 W=|2,1699±0,0001|N. Sehinggayang menjadi variabel manipulasi/bebas dalam kegiatan ini

adalah gaya berat. Sedangkan hasil dari pengubahan gaya

berat mengakibatkan perubahan pada sudut kritis yang

dibentuk pada bidang miring pada saat benda tepat akan

bergerak. Sehingga yang menjadi variabel respon adalah

sudut kritis. Dan variabel yang diatur untuk tetap atau

tidak berubah adalah keadaan permukaan agar tidak

mempengaruhi gaya gesekan dengan pengaturan yaitu

menggunakan permukaan yang kasar.

Untuk gaya berat 0,6304 N, rata-rata penunjukkan sudut

kritisnya adalah θc=|18,0±0,500|°. Untuk gaya berat 1,1623

N, rata-rata penunjukkan sudut kritis adalah

θc=|17,3±0,700|°. Untuk gaya berat 1,6626 N, rata-rata

penunjukkan sudut kritis adalah θc=|16,7±0,300|°. Untuk

gaya berat 2,1699 N, rata-rata penunjukkan sudut kritis

adalah θ=|16,0±0,500|°. Dari data diperoleh semakin besargaya berat maka semakin kecil sudut kritisnya. Sehingga

gaya berat berbanding terbalik dengan sudut kritis.

Dari data gaya berat dan sudut kritis kemudian

ditentukan kofisien gesekan statik serta analisis

ketidakpastiannya dengan menggunakan rumus μs=tanθ dan

∆μs=| ∆θcosθsinθ|μs tiap perubahan gaya berat. Sehingga untuk

gaya berat 0,6304 N, kofisien gesekan statiknya adalah

μs=|0,320±0,00944|. Untuk gaya berat 1,1623 N, kofisien

gesekan statiknya adalah μs=|0,310±0,0310|. Untuk gaya

berat 1,6626 N, kofisien gesekan statiknya adalah

μs=|0,300±0,00588|.Untuk gaya berat 2,1699 N, kofisien

gesekan statiknya adalah μs=|0,290±0,00939|. Dari data

diperoleh bahwa semakin besar gaya berat dengan sudut

kritis yang semakin kecil maka mengakibatkan semakin

kecil kofisien gaya gesekan statiknya. Sehingga diperoleh

kofisien gaya gesekan statik berbanding lurus dengan

sudut kritis dan berbanding terbalik dengan gaya

beratnya. Dari perbandingan gaya berat dengan kofisien

gesekan tersebut, diperoleh juga bahwa semakin besar gaya

berat mengakibatkan semakin kecilnya kofisisen gesekan

statiknya sehingga diperoleh hubungan bahwa massa yang

mengakibatkan gaya berat berbanding terbalik dengan

kofisien gesekan statik.


Pada kegiatan empat yaitu menentukan kofisien gesekan

kinetik pada bidang miring dengan memanipulasi jarak

tempuh dari bidang miring ke ujung bawah bidang miring

yaitu untuk pengamatan 1, 2, dan 3 berturut-turut 100 cm,

70 cm, dan 50 cm. sehingga jarak tempuh merupakan

variabel bebas/manipulasi. Sedangkan variabel yang ikut

terpengaruhi atau berubah dari pengubahan jarak tempuh

adalah waktu tempuh balok sehingga variabel respon pada

kegiatan ini adalah waktu tempuh. Sedangkan variabel

kontrol yang dijaga untuk tidak berubah atau tetap adalah

massa balok yaitu massa balok tanpa penambahan beban

yaitu m=|0,06304±0,00001|kg dan besar sudut kemiringan

bidang yaitu sudut yang lebih besar 2 derajat dari sudut

kritis dari balok tanpa beban yaitu 18˚ menjadi

θ=|20,0±0,5|°.Untuk jarak tempuh 1 m rata-rata waktu tempuh adalah

t=|1,7±0,10|s, untuk jarak tempuh 0,7 m rata-rata waktu

tempuh adalah t=|1,2±0,070|s dan untuk jarak tempuh 0,5 m

rata-rata waktu tempuh adalah t=|1,1±0,070|s. sehinggadari data dapat disimpulkan bahwa semakin besar jarak

tempuh, maka semakin besar pula waktu tempuhnya sehingga

jarak tempuh berbanding lurus dengan waktu tempuh.

Dari pengambilan data, kemudian diolah untuk membuat

grafik antara jarak tempuh dengan kuadrat waktu tempuh

dengan jarak tempuh 1 m dengan t2=|2,8900−0,1000|, jarak

tempuh 0,7 m dengan t2=|1,5129−0,1000|, dan jarak tempuh

0,5 m dengan t2=|1,1449−0,1000|. Dari grafik ditentukanbesar percepatan dengan menggunakan penurunan jarak

terhadap kuadrat waktu yaitu dxdt2=∂mt2−c∂t2 dengan hasil m=a

yang merupakan gradien (kemiringan garis) pada plot

grafik. Kemudian dicari ketidakpastiannya dengan

menggunakan derajat kepastian sehingga diperoleh

percepatan a=|0,268±0,0114|m /s2.

Kemudian dari besar percepatan, kemudian ditentukan

nilai kofisien gesekan kinetik pada balok dengan

menggunakan rumus hubungan antara percepatan dengan

kofisien gesekan kinetik yaitu ax=g (sinθ−μkcosθ ) sehingga

μk=tanθ−ax

gcosθ beserta analisis ketidakpastiannya yang

terlebih dahulu menggunakan konfersi satuan derajat yaitu

200 ke radian sehingga diperoleh μk=|0,341±0,0159|.

SIMPULAN DAN DISKUSI

A. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis data, Gaya gesekan

berbanding lurus dengan gaya normalnya, gaya berat,

dan tingkat kekasaran permukaan. Semakin besar gaya

normal, gaya berat, dan kasarnya permukaan maka

semakin besar pula gaya gesekan. Dari sini

didapatkan pula bahwa kofisien gaya gesekan statik

dan kinetik berbanding lurus dengan sudut kritis dan

berbanding terbalik dengan gaya beratnya sehingga

diperoleh hubungan bahwa massa yang mengakibatkan

gaya berat, dan gaya normal, dan berbanding lurus

dengan gaya gesekan dan berbanding terbalik dengan

kofisien gesekan dan sudut kemiringan bidang.

Dapat diketahui bahwa koefisien gesekan baik

statik maupun kinetik berbanding lurus dengan gaya

gesekannya dan berbanding terbalik dengan gaya

normal dan gaya beratnya. Pada kegiatan pertama

diperoleh kofisien gesekan statik adalah

μs=|0,41±0,00041| dan kofisien gesekan kinetik adalah

μk=|0,3832±0,0003832|. Dapat dilihat bahwa nilai

kofisien gesekan kinetik akan selalu lebih kecil

dari kofisien gesekan statik dengan selisih 0,0268.

Karena pada dasarnya akan lebih sulit untuk

memindahkan benda yang dalam keadaan diam yang

memiliki kofisien gesekan statik dibandingkan benda

yang telah bergerak dimana gaya gesekan statiknya

telah berubah menjadi kinetik. Hal tersebut

menunjukkan bahwa nilai koefisien gesekan statik

selalu lebih besar dibandingkan koefisien gesekan

kinetiknya (μs>μk ¿. Dari hasil tersebut dapat

dikatakan bahwa tujuan dari percobaan ini telah

tercapai.

Simpulan berdasarkan rumusan masalah yang diajukan

adalah,

1. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan

adalah

a. Gaya normal (N)

Gaya normal timbul jika suatu benda

bersentuhan dengan permukaan suatu bidang.

Sehingga gaya normal adalah gaya reaksi dari

bidang akibat gaya aksi dari benda yang

arahnya tegak lurus terhadap bidang. Makin

besar gaya normlanya, maka makin besar pula

gaya gesekannya. Gaya normal ada karena reaksi

terhadap gaya berat benda (aksi) yang

diakibatkan oleh adanya massa benda yang

memperhitungkan besar percepatan gravitasi

tempat benda tersebut itu berada dari

permukaan bumi. Sehingga gaya normal N = m.g

dimana m adalah massa, dan g adalah percepatan

gravitasi.

b. Kofisien gesekan (μ)

Kofisien gesekan adalah tingkat kekasaran

permukaan yang bergesekan. Makin kasar kontak

bidang permukaan yang bergesekan, maka makin

besar pula gaya gesekan yang ditimbulkan.

Nilai kofisien gesekan dari yang paling halus

ke kasar adalah 0-1 yang tidak berkonstanta.

2. Konsep gaya gesekan statik dan kinetik adalah

ditinjau dari keadaan antara kedua permukaan

bendanya. Gaya gesekan antara dua permukaan yang

saling diam satu terhadap yang lain disebut gaya

gesekan statik. Gaya gesekan statik yang maksimum

sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar

benda mulai bergerak. Sekali gerak telah dimulai,

gaya gesekan antar kedua permukaan biasanya

berkurang sehingga diperlukan gaya yang lebih

kecil untuk menjaga agar benda bergerak

beraturan. Gaya yang bekerja antara dua permukaan

yang saling bergerak relatif disebut gaya gesekan

kinetik.

3. Pada bidang datar, kofisien gesekan statik

diperoleh dengan persamaan μs=fs

N dan kofisisen

gesekan konetik diperoleh dengan persamaan μk=fk

N . Sedangkan pada bidang miring untuk kofisien

gesekan statik diperoleh dari penerapan hukum

Newton I untuk benda yang diam ∑F=0, makaWsinθ−fs=0 dimana N=Wcosθ sehingga

Wsinθ=Wcosθ.μs dan dari persamaan tersebut

diperoleh μs=WsinθWcosθ

=tanθ sehingga S = tan c dimana

θ merupakan sudut kritis pada saat benda tepatakan bergerak. Untuk kofisien gesekan kinetik

diperoleh dari persamaan percepatannya yaitu

ax=g (sinθ−μkcosθ ) sehingga μk=tanθ−ax

gcosθ4. Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan

diperoleh hubungan antara gaya gesekan dengan

gaya normal, kofisien gaya gesekan, keadaan

permukaan benda, dan besarnya sudut kemiringan

bidang. Gaya gesekan berbanding lurus dengan gaya

normalnya, gaya berat, dan tingkat kekasaran

permukaan. Semakin besar gaya normal, gaya berat,

dan kasarnya permukaan maka semakin besar pula

gaya gesekan. Dari sini didapatkan pula bahwa

kofisien gaya gesekan statik dan kinetik

berbanding lurus dengan sudut kritis dan

berbanding terbalik dengan gaya beratnya. Dari

perbandingan gaya berat dengan kofisien gesekan

tersebut, diperoleh juga bahwa semakin besar gaya

berat mengakibatkan semakin kecilnya kofisien

gesekan statik dan besar kemiringan sudut

sehingga diperoleh hubungan bahwa massa yang

mengakibatkan gaya berat, dan gaya normal, dan

berbanding terbalik dengan kofisien gesekan dan

sudut kemiringan bidang..

B. Diskusi

Diskusi yang kami lakukan berupa saran untuk

asisten, dosen, dan laboratorium ,

1. Saran bagi asisten

Kepada asisten kami menyarankan agar lebih

memperhatikan keadaan praktikan. Asisten

hendaknya memberikan pengarahan yang lebih jelas

tentang analisis data sehingga praktikan dapat

lebih mudah melaporkan hasil pengamatan.

2. Saran bagi dosen

Kepada dosen hendaknya membimbing lebih baik

kepada para asisten akan bagaimana cara

membimbing praktikannya dalam melakukan suatu

praktikum sesuai dengan aturan-aturan yang ada.

3. Saran bagi laboratorium

Kepada laboratorium maupun petugas yang

menyediakan alat dan bahan dalam praktikum

hendaknya mengawasi dan memperhatikan alat-alat

ukur atau kelengkapan yang ada di dalam

laboratorium karena masih banyak dari alat

tersebut yang sudah rusak yaitu memiliki

kesalahan bersistem bahkan tak dapat/layak untuk

digunakan lagi.

DAFTAR RUJUKAN

Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999. Fisika Jilid 1Edisi ketiga (terjemahan). Jakarta: Erlangga

Herman dan asisten. 2014. PENUNTUN PRAKTIKUM FISIKA DASAR 1.Makassar: Unit Laboratorium Fisika Dasar

Serway, Raymond A. dan Jewett, Jr. John W. 2009. FISIKAuntuk Sains dan Teknik. Jakarta: Salemba Teknika

Supiyanto. 2007. FISIKA SMA Jilid 1 untuk SMA Kelas X. Jakarta:Erlangga

Laporan Gaya Gesek

Documents