Bidang Miring
-
Upload
lenia-w-sugiyanto -
Category
Documents
-
view
849 -
download
32
Transcript of Bidang Miring
1
Lenia Wati
Bidang Miring
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-sari kita sering melakukan kegiatan yang sulit
jika kita tidak menggunakan bidang miring. Bidang miring berguna untuk
membantu memindahkan benda-benda yang terlalu berat. Contohnya Tangga
merupakan salah satu jenis bidang miring. Jika memanjat pohon secara langsung,
beban tubuh kita akan tertumpu pada tangan dan kaki. Namun, bila memakai
tangga, beban tubuh akan ditahan oleh anak tangga yang kita injak. Itulah
sebabnya seolah-olah pekerjaan kita terasa lebih ringan. Sebenarnya, pekerjaan
kita tetap, tetapi diperingan oleh alat. Jadi, dengan menggunakan bidang miring
kita dapat menghemat tenaga. Prinsip yang sama juga diterapkan pada tangga
bangunan bertingkat. Benda-benda tajam seperti pisau, kapak, pahat, dan paku
menggunakan prinsip kerja bidang miring. Bagian yang tajam dari alat-alat
tersebut merupakan bidang miring.Bidang miring memiliki keuntungan, yaitu kita
dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggidengan gaya yang lebih
kecil.Keuntungan bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring
dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan
atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan.Namun demikian, baidang
miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh untuk memindah-
kan benda menjadi lebih jauh. Oleh karena itu dalam praktikum fisika ini kita
akan melakukan percobaan tentang bidang miring.
2
1.2 Tujuan Praktikum
1. Mempelajari konsep bidang miring
2. Menentukan sudut dan kecepatan suatu bidang miring
3. Mempelajari gaya yang ada dalam suatu bidang miring
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Bidang Miring
Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut,
yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang
miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif
lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, dari pada jika beban itu diangkat
vertikal. Dalam istilah teknik sipil, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering
disebut dengan gradien. Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang
umum dikenal (Wikipedia, 2011).
Bidang Miring
2.2 Pengaruh Gaya Gesek Terhadap Bidang Miring
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 berbentukpadat,
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 porosyang
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.
4
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 μs, 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 = μs 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
5
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 μk dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis
untuk material yang sama.
Gaya Gesek Statis dan Kinetis :
F statis = Ms . N
F kinetis = Mk . N
Keterangan :
Fs = Gaya Gesek Statis
Fk = Gaya Gesek Kinetis
Ms = Koefisien statis
Mk = Koefisien Kinetis
Yang memperngaruhi gaya gesek adalah sebagai berikut :
1. Koefisien gesekan ( μ ) adalah tingkat kekasaran permukaan yang
bergesekan. Makin kasar kontak bidang permukaan yang bergesekan makin besar
gesekan yang ditimbulkan.
Jika bidang kasar sekali , maka μ = 1.
Jika bidang halus sekali , maka μ = 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
N = w = m.g
- Benda di atas bidang datar ditarik gaya membentuk sudut
- Benda di atas bidang miring membentuk sudut
6
2.3 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 mempunyaikelembaman.
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.
7
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan Tempat Pelaksananan
Praktikum tentang bidang miring dilaksanakan pada :
Hari/Tanggal : Senin,24 Desember 2012
Waktu : 13.20-15.00 WIB
Tempat :Laboratorium Fisika Tadris Biologi Program Studi
Biologi Fakultas Tarbiyah Institut Agama Islam Negeri
Raden Fatah Palembang.
3.2 Alat
Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah:
1. bidang miring
2. mobil mainan
3. penyangga
4. penggaris
5. busur
6. stopwatch
3.3 Prosedur Kerja
1. Baca bismilah sebelum praktikum dimulai
2. Siapkan peralatan yang akan digunakan
3. bentuklah sudut 100,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0
4. luncurkan mobil-mobilan pada mistar yang sudah membentuk sudut
yang telah ditentukan
8
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Untuk sudut <10o
No T t2
1 0,8 s 0,64 s
2 0,6 s 0,36 s
3 0,6 s 0,36 s
4 0,6 s 0,36 s
5 0,6 s 0,36 s
6 0,6 s 0,36 s
7 0,6 s 0,36 s
8 0,6 s 0,36 s
9 0,6 s 0,36 s
10 0,6 s 0,36 s
∑t = 6,2 s ∑t2 = 3,88 s
V= 𝑠
𝑡=
0,5
6,2= 0,08 m/s
𝑡 = ∑𝑡
𝑁=
6,2
10= 0,62 s ∆t =
∑𝑡2−𝑁𝑡2
𝑁(𝑁−1)
= 3,88 − 10 . 0,622
10(10−1)
= 3,88−3,844
90
= 0,036
90 = 0,0004 = 0,02 s
9
Untuk sudut <20o
No T t2
1 0,4 s 0,16 s
2 0,6 s 0,36 s
3 0,6 s 0,36 s
4 0,4 s 0,16 s
5 0,4 s 0,16 s
6 0,4 s 0,16 s
7 0,4 s 0,16 s
8 0,4 s 0,16 s
9 0,4 s 0,16 s
10 0,4 s 0,16 s
∑t = 4,4 s ∑t2 = 2 s
V= 𝑠
𝑡=
0,5
4,4= 0,11 m/s
𝑡 = ∑𝑡
𝑁=
4,4
10= 0,44 s ∆t = ∑𝑡2−𝑁𝑡2
𝑁(𝑁−1)
= 2 − 10 . 0,442
10(10−1)
= 2−1,936
90
= 0,064
90 = 0,0007=0,026 s
10
Untuk sudut <30o
No T t2
1 0,4 s 0,16 s
2 0,4 s 0,16 s
3 0,4 s 0,16 s
4 0,4 s 0,16 s
5 0,4 s 0,16 s
6 0,4 s 0,16 s
7 0,4 s 0,16 s
8 0,6 s 0,36 s
9 0,6 s 0,36 s
10 0,4 s 0,16 s
∑t = 4,4 s ∑t2 = 2 s
V= 𝑠
𝑡=
0,5
4,4= 0,11 m/s
𝑡 = ∑𝑡
𝑁=
4,4
10= 0,44 s ∆t =
∑𝑡2−𝑁𝑡2
𝑁(𝑁−1)
= 2 − 10 . 0,442
10(10−1)
= 2−1,936
90
= 0,064
90 = 0,0007=0,026 s
11
Untuk sudut <40o
No T t2
1 0,4 s 0,16 s
2 0,2 s 0,4 s
3 0,4 s 0,16 s
4 0,2 s 0,4 s
5 0,4 s 0,16 s
6 0,2 s 0,4 s
7 0,2 s 0,4 s
8 0,4 s 0,16 s
9 0,4 s 0,16 s
10 0,2 s 0,4 s
∑t = 3 s ∑t2 = 2,8 s
V= 𝑠
𝑡=
0,5
3= 0,17 m/s
𝑡 = ∑𝑡
𝑁=
3
10= 0,3 s ∆t = ∑𝑡2−𝑁𝑡2
𝑁(𝑁−1)
= 2,8 − 10 . 0,32
10(10−1)
= 2,8−0,9
90
= 2,52
90 = 0,028=0,17 s
12
Untuk sudut <50o
No T t2
1 0,4 s 0,16 s
2 0,2 s 0,4 s
3 0,2 s 0,4 s
4 0,2 s 0,4 s
5 0,2 s 0,4 s
6 0,2 s 0,4 s
7 0,2 s 0,4 s
8 0,2 s 0,4 s
9 0,2 s 0,4 s
10 0,2 s 0,4 s
∑t = 2,2 s ∑t2 = 3,76 s
V= 𝑠
𝑡=
0,5
2,2= 0,23 m/s
𝑡 = ∑𝑡
𝑁=
2,2
10= 0,22 s ∆t =
∑𝑡2−𝑁𝑡2
𝑁(𝑁−1)
= 3,76− 10 . 0,222
10(10−1)
= 3,76−0,484
90
= 3,276
90 = 0,0364=0,19
13
Untuk sudut <60o
No T t2
1 0,2 s 0,4 s
2 0,2 s 0,4 s
3 0,2 s 0,4 s
4 0,2 s 0,4 s
5 0,2 s 0,4 s
6 0,2 s 0,4 s
7 0,2 s 0,4 s
8 0,2 s 0,4 s
9 0,2 s 0,4 s
10 0,2 s 0,4 s
∑t = 2 s ∑t2 = 4 s
V= 𝑠
𝑡=
0,5
2= 0,25 m/s
𝑡 = ∑𝑡
𝑁=
2
10= 0,2 s ∆t =
∑𝑡2−𝑁𝑡2
𝑁(𝑁−1)
= 4− 10 . 0,22
10(10−1)
= 4−0,4
90
= 3,6
90 = 0,04=0,2
14
4.2 Pembahasan
Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut,
yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang
miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif
lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, dari pada jika beban itu diangkat
vertikal. Dalam istilah teknik sipil, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering
disebut dengan gradien. Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang
umum dikenal. Pengaruh sudut terhadap kecepatan yaitu semakin besar sudut
yang digunakan semakin cepat juga kecepatan suatu benda itu.
Ini terjadi karena hubungan v berbanding lurus dengan sin θ, sehingga semakin
besar sudut (<90°) bidang miring terhadap lantai, maka kecepatan luncur benda
pada bidang miring akan semakin besar.Penurunan Rumus:
𝐹 = 𝑚. 𝑎
𝑤 sin 𝜃 = 𝑚. 𝑎
𝑚. 𝑔. sin 𝜃 = 𝑚.𝑣
𝑡
𝑣 = 𝑔. sin 𝜃. 𝑡
Ternyata v berbanding lurus dengan sin θ.
Ini bisa dilihat dalam percobaan yang dilakukan ternyata waktu yang
paling lambat adalah percobaan dengan sudut kemiringan 10°, kemudian
20°,30°,40°50° dan waktu yang paling singkat adalah pecobaan dengan sudut
kemiringan 60°.
Walaupun ketelitian relatif dari percobaan tersebut mendekati 100% tetapi
masih terdapat beberapa kesalahan. Kesalahan itu tentu dapat disebabkan oleh
beberapa faktor. Diantaranya ketika membaca suhu pada stopwacth, mungkin
mata pengamat tidak benar-benar berkosentrasi dengan posisi benda miiring,
mungkin juga kesalahan dalam pengukuran sudutnya. Selain itu pratikan kuang
teliti dalam menghitung data-data yang didapatkan.
15
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut,
yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Dalam bidang
miring ternyata semakin kecil sudut kemiringan bidang terhadap lantai, maka
waktu yang dibutuhkan oleh benda saat dilepas hingga benda mencapai ujung
bidang lebih singkat, itu artinya kecepatanya lebih kecil dan sebaliknya semakin
besar sudut kemiringan bidang terhadap lantai, maka waktu yang dibutuhkan oleh
benda saat dilepas hingga benda mencaapi ujung bidang lebih singkat, itu artinya
kecepatanya lebih besar.
5.2 Saran
Bila ingin mendapatkan hasil yang lebih akurat sebaiknya dilakukan
berulang. Sebelum praktikum, sebaiknya peralatan diperiksa lebih dahulu agar
tidak menggangu saat praktikum dilaksanakan. Selain itu, dibutuhkan ketelitian
pada saat melakukan percobaan karena hal tersebut dapat mempengaruhi
perhitungan dari hasil percobaan. Dalam proses perhitungan dibutuhkan pula
pemahaman mengenai materi yang dipraktikan, juga ketelitian mengolah angka.