EKSPERIMEN GAYA GESEK UNTUK MENGUJI NILAI KOEFISIEN GESEKAN STATIS KAYU PADA KAYU DENGAN PROGRAM MATLAB Puji Hariati Winingsih, Hidayati

  

EKSPERIMEN GAYA GESEK UNTUK MENGUJI NILAI KOEFISIEN GESEKAN

STATIS KAYU PADA KAYU DENGAN PROGRAM MATLAB

Puji Hariati Winingsih, Hidayati

  

Program Studi Pendidikan Fisika UST Yogyakarta

ABSTRAK: Penelitian ini bertujuan rancang bangun alat untuk menguji nilai

  koefisien gesekan statis kayu pada kayu melalui eksperimen gaya gesek. Telah dibuat alat eksperimen gaya gesek untuk menentukan nilai koefisien gesekan statis kayu pada kayu. Pengambilan data dilakukan sebanyak 10 kali tiap variasi massa dan diperoleh data gaya gesek (f s ). Analisis data menggunakan regresi linier berbobot dengan program REGLIN yang ditulis dalam bahasa Matlab dan uji chisquere. Diperoleh hasil keluaran berupa koefisien-koefisien fungsi linier yaitu a =0.309 dan a ^{1 = 1.937 dengan ralat s ) kayu pada}

  (Sμ= 0.010). Besarnya koefisien gesekan statis (µ kayu dengan menggunakan Matlab s = (0.402 ± 0.010). Hasil ini sesuai dengan yaitu μ ₂

  = 0.40. Uji chisqure ) menunjukkan bahwa ada korelasi secara teori bahwa μ s (χ _{2 2} linier antara f s dan m, dengan nilai peluang P (   ) = 50.56 %, sehingga data

   _hit dalam eksperimen ini dapat diterima.

  Kata kunci: eksperimen,koefisien gesekan statis, kayu, Matlab ABSTRACT: The purposes of this research are designing and using tools to test the

  coefficient of static timber friction on wood through friction force experiments. Crafting force experiments have been developed to determine the coefficient of static timber friction coefficient on wood. The data was collected 10 times each mass variation and obtained friction force data (f ). The data analysis used a weighted _s linear regression with REGLIN program written in Matlab and chisquere test. The results obtained by the form of coefficients of linear function are a = 0.309 and a = _{s ) of 1}

  1.937 with ralat (Sμ = 0.010). The amount of coefficient of static friction (μ _{s = (0.402 ± 0.010). This result is in accordance with} wood on wood using Matlab is μ _s the theory that μ = 0.40. The chisqure test (χ2) shows that there is a linear _{2 2} correlation between f s and m, with an opportunity value P (   ) = 50.56%, so

   _hit the data in this experiment is acceptable.

  Keywords: experiment, friction static coefficient, wood, Matlab

PENDAHULUAN eksperimen fisika. Hal terpenting yang harus

  Eksperimen fisika memiliki peranan diperhatikan dalam melakukan eksperimen yang sangat penting dalam perkembangan ilmu fisika adalah set eksperimen yang digunakan. pengetahuan khususnya yang berhubungan Set eksperimen sangat menentukan hasil yang dengan fisika muncul dengan adanya didapatkan pada suatu penelitian. Saat ini telah banyak industri yang mengembangkan set eksperimen fisika untuk memudahkan siswa dan Gambar 1. Benda balok bergerak di atas permukaan meja mahasiswa dalam memahami pelajaran fisika

  (Maisa Fitri, etall, 2014). Set eksperimen Perbandingan besarnya gaya gesekan statis f s tersebut dapat berupa analog maupun digital. maksimum dengan gaya normal N disebut

  Pengembangan set eksperimen fisika koefisien gesekan statis µ s dari permukaan suatu digital dapat dilakukan oleh dosen maupun bidang seperti ditujukan pada persamaan 1. mahasiswa. Namun, pengembangan set

  f N _{s   s}

  (1) eksperimen fisika yang banyak dijumpai salah Pada penelitian sebelumnya diketahui satunya adalah set eksperimen bidang miring bahwa besarnya koefiien gesekan kinetik kayu untuk menentukan koefisien gesek statis. pada kayu sebesar 0.2 (Puji Hariati W, 2016). Diketahui bahwa penentukan koefisien gesek

  Pada tabel 1 ditunjukan nilai-nilai yang terukur dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu dengan untuk berbagai permukaan diberikan (Atam menggunakan balok yang ditarik dengan katrol P.Arya, 1998). pada bidang datar, balok yang meluncur pada bidang miring, dan balok yang ditarik dengan

  Tabel.1 Nilai-nilai Koefisien Gesekan Statis dan

  katrol pada bidang miring (Seway, etall, 2004) Kinetik untuk berbagai Permukaan

  Pada gambar 1 terlihat, pada saat balok

  Permukaan Koefisien Koefisien gesekan gesekan tepat akan meluncur, besar gaya gesekan f s . statis s

   kinetic k 

  balok mengerjakan gaya tekan pada permukaan

  Kayu pada kayu

  0.4

  0.2 Es pada es

  0.1

  0.03

  bidang papan, akibatnya permukaan papan

  Logam pada logam

  0.15

  0.07

  melakukan gaya reaksi (gaya normal N) yang Baja pada baja

  0.7

  0.6 Karet pada beton

  1.0

  0.8

  besarnya sama dengan gaya tekan oleh balok

  kering Karet pada beton

  0.7

  0.5

  tetapi arahnya berlawanan. Benda yang berada

  basah

  di atas papan akan mengalami gaya gesekan f s

  Teflon pada Teflon di

  0.04

  0.04 udara

  yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan

  Teflon pada baja di

  0.04

  0.04 udara

  benda (Sears, etall, 2004).

  Pada penelitian ini, penentuan koefisien gesek statis digunakan balok kayu pada bidang horizontal yang tersambung dengan beban yang lain melalui katrol menggunakan pegas digital. Berdasarkan hukum

  II Newton, maka didapatkan rumus untuk menentukan koefisien 122 gesekan dua permukaan bersentuhan yaitu kayu

  1 ₂

   pada kayu, ditunjukan pada persamaan 1. s _i

  

  s (3) _{a 1}

  

METODE EKSPERIMEN (10)

  dan ralat a dapat dihitung dengan persamaan

  Alat dan Bahan

  Alat dan bahan terdiri dari kayu, ₂

  x _{2 i} bandul, katrol, beban dan pegas digital.

   s _i s  (4) _a

  Cara kerja

   Eksperimen dilakukan di laboratorium sehingga dari persamaan (2) dapat ditulis fisika Dasar Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa. Instrumen alat ditunjukan pada

  (5)

  a   g _{1 m s}

  Gambar 2 dengan massa tali dan katrol diabaikan serta momen inersia katrol juga Regresi linier f s terhadap m s dapat dicari maka μ diabaikan. Variasi massa yang digunakan adalah _{-1 -1 -1 -1} dengan persamaan: (12 x 10 , 15 x 10 , 22 x 10 , 25 x 10 , 27 x _{-1 -1 -1 -1 -1}

  a _{1  s}

  10 , 32 x 10 , 36 x 10 , 42 x 10 , 46 x 10 , 52

   (6a)

• _-1
_s  g x 10 ) dalam satuan kilogram.

  dan ralatnya dapat dihitung dari perambatan ralat: c b _{2 2}

      s    s 

  (6b)

    s  s  s

     s   a ^{1  s g}

       a  g _{1  s  }  

  e a diuji baik tidaknya kecocokan (goodness of fit) d ₂ dengan menghitung parameter  yang didefinisikan sebagai

  Gambar 2. Instrumen alat _{N 2} y  y   i ₂  reg 

   (7)

   ₂

  

  Analisis data menggunakan regresi _{i 1 s}

   _i

  linier berbobot (Bevington dan Robinson, 2003):

  y i  a  a x

  dengan ( ) _{reg 1}

  98

• – 114) dengan persamaan:

  (2)

  y  a x  a ₁ dan s i merupakan ralat masing-masing y i .

  ralat a ^{1 dapat dihitung dengan persamaan}

  Secara ideal analisis regresi linier Penentuan Koefisien Gesekan Statis dikatakan baik jika peluang mendapatkan nilai Nilai koefisien gesekan statis ₂ μ s sebenarnya dapat dicari dari nilai f , g dan m _s

   dari himpunan data acak lebih besar dari ₂ yang diperoleh dari eksperimen. Tetapi, atau sama dengan  mempunyai nilai 50 _terhitung perhitungan secara langsung mengandung

  % (Bavington dan Robinson, 2003), dan dalam beberapa kelemahan, yaitu tidak dapat dicek praktek dapat diterima jika terletak dalam batas atau diuji apakah rumus teoritis dalam model 10 % sampai 90 % (Robinowicsz, 1970), 10 % _{2 2} berlaku umum, tidak dapat dideteksi perhitungan < P(   ) < 90 %.  _hit dan ralatnya masih relatif besar. Inilah alasan

  μ s utama mengapa menggunakan analisis regresi

  

HASIL DAN PEMBAHASAN linier dengan program Matlab. Dari persamaan

  Hasil rancang bangun alat ditunjukan (2) diperoleh bentuk persamaan linier: pada gambar 3 (a), (b)

   (8) f  g m _{s s}

  Dengan menggunakan persamaan (6b) dengan ralatnya yaitu: _{2 2}  1  ^{2  a  2}

  (9)

  s  s   s  s   a   g _{ s 2}

     

  g g

      Dari eksperimen yang sudah dilakukan

  (a) diperoleh data hasil pengukuran gaya gesek

  statis (f )= Y dengan variasi massa m= X dan _s percepatan gravitasi (g=9,8 m/s ) seperti ditunjukkan pada tabel.2 dan grafik hubungan gaya gesek statis terhadap massa pada gambar 4. Dari data pada table 2, diolah dengan menggunakan regresi linier (Persamaan 2) sehingga diperoleh a = 0.309 dan a ^{1 = 1.937} dengan ralat (Sµ= 0.010).

  (b) Gambar. 3 (a), (b). Alat Eksperimen Gaya

  Gesek 124

  Tabel 2. Gaya gesek statis terhadap massa NO

  0.27

  

  menunjukkan bahwa ada korelasi secara linier antara f s dan m, dengan nilai peluang P ( ²

   ² _hit   ) = 50.56 %.

  Sehingga dapat disimpulkan bahwa data ini dapat diterima.

  8

  1.25

  0.36

  7

  0.90

  0.32

  6

  0.80

  5

  X Y

  0.60

  0.25

  4

  0.45

  0.22

  3

  0.35

  0.15

  2

  0.15

  0.12

  1

  Uji ²

UCAPAN TERIMAKASIH

  10

  PUSTAKA

  Universitas. Jakarta: Bandung

  Wesley Sears, F.W., Zemansky, M.W. (2004). Fisika

  Experimentation. Reading: Addison

  Polytechnic Mechanic Swiss, ITB Robinowicz, E. (1970). An Introduction to

  Universitas Negeri Padang PMS. (1987). Ilmu Bahan Jilid 2. Bandung :

  Penentuan Koefisien Gesek Statis Benda pada Bidang Miring Secara Digital Berbasis Mikrokontroler. Padang :

  Fitri M, dkk.(2014). Pembuatan system

  York: McGrow-Hill Benenson,W., Harris,J.W., Stocker,H., Lutz,H. (2001). Handbook of Physics. New York: Spinger

  Reduction and Error Analysis for the Phisical Science . Third Edition, New

  Hall Bevington, P.R., & Robinson,D.K.(2003). Data

  Mechanics. Second edition, Prrentice

  Atam P.Arya, (1998). Introduction Classical

  Penelitian ini didanai oleh LP3M, oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada pihak tersebut atas kepercayaannya.

  1.65 Gambar 4. Hubungan antara gaya gesek statis (f s ) dan massa (m) Uji ²

  0.42

  1.42

  9

  0.46

  1.50

  0.010). Hasil ini sesuai dengan teori bahwa μ ^{s =} 0.40 (Atam P Arya, 1998).

  μ s = (0.402 ±

  Besarnya koefisien gesekan statis kayu dengan kayu dengan percobaan gaya gesek statis menggunakan program Matlab

  SIMPULAN

  Sehingga dapat disimpulkan bahwa data ini dapat diterima.

   ² _hit   ) = 50.56 %.

  korelasi secara linier antara f s dan m, dengan nilai peluang P ( ²

   menunjukkan bahwa ada

  0.52 Serway, Raymond A dan Jewwet Jhon W.

  (2004). Physics for Scientists and

  Engineers. Thomson Brooks: California

  Winingsih, PH. (2016). Penentuan Koefisien

  Gesekan Kayu Pada Kayu dengan Metode Grafis. Jurnal Scientech LP2M

  Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa: Yogyakarta

  `

  126