PENGUKURAN GAYA GESEK STATIS PADA BERBAG
EMBRYO VOL. 8 NO. 2
DESEMBER 2011
ISSN 0216-0188
PENGUKURAN GAYA GESEK STATIS
PADA BERBAGAI MACAM BERAS
1
Yazid Ismi Intara1, M. Sjahrul Annas2
Departemen Agroteknologi, FAPERTA Universitas Mulawarman
2
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Trisakti
Abstract
The force required for the initial transfer as a static friction. The objective of this research is to
calculate the magnitude of the coefficient of static friction of the various types of rice which is the object of
measurement, by measuring the static friction. The measurement results are the static frictional forces
between red rice and wood for 6.281 N/cm2 and 5.963 N/cm2 for rubber. Measurement of static friction
ordinary rice with wood 5.744 N/cm2 and with a rubber 5.670 N/cm2. Measurement of static friction for
white glutinous rice with the wood of 6.158 N/cm2 and rubber at 6.037 N/cm2. Measurement of static friction
for black glutinous rice with the wood amounted to 4.841 N/cm2 and the rubber of 5.549 N/cm2.
Key Words : static friction, rice, wood, rubber
Gaya gesekan statis maksimum sama
dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar
benda mulai bergerak. Benda setelah mulai
bergerak, gaya gesekan antara kedua
permukaan berkurang sehingga gaya yang
diperlukan untuk menjaga benda agar tetap
bergerak akan lebih kecil. Gaya gesekan antara
dua benda yang bergerak ini dinamakan gaya
gesekan kinetik.
Perbandingan antara gaya gesek statik
maksimum dengan besarnya gaya normal
disebut koefisien gesek statik . Jika Fs adalah
gaya gesek statik maka
Pendahuluan
Gesekan (friction) dalam banyak kasus
sangat menentukan pada semua bidang
mekanisasi pertanian. Gesekan selalu terjadi
pada beberapa bentuk selama pergerakan
bahan dan mempengaruhi gaya yang
dihasilkan. Struktur penyimpanan di dalam
silo dan lainnya, beban vertikal pada dinding
ditentukan oleh koefisien gesekan. Selama
pemindahan secara pneumatis, khususnya
pada bahan berkonsentrasi tinggi, gesekan
antara bahan dengan dinding merupakan
hambatan yang cukup penting. Elemen
tertentu pada alat pengangkut misalnya screw
conveyor dapat dihitung jika koefisian
gesekan diketahui. Perilaku produk-produk
butiran (granular) dalam bentuk curah (bulk)
sangat tergantung pada nilai koefisien
gesekan. Gesekan sangat berperan selama
proses pemotongan dan pengepresan produkproduk pertanian.
Sebuah benda apabila diletakkan pada
sebuah permukaan datar maka benda tersebut
dapat dipindahkan hanya jika ada gaya dorong
yang melebihi gaya gesek benda. Gaya yang
dibutuhkan untuk perpindahan awal disebut
sebagai gaya gesek statis dan setelah mulai
bergerak, gaya gesek umumnya menurun dan
gerakan dapat dilakukan dengan gaya yang
lebih rendah. Gaya yang dibutuhkan untuk
mengatur gerakan atau perpindahan disebut
sebagai gaya gesek kinetik.
Fs = µ s .N
Perbandingan antara gaya gesek kinetik
dengan gaya normal disebut koefisien gesek
kinetik. Jika Fk adalah gaya gesek kinetik maka
Fk = µ k .N
Koefisien gesek kinetik dapat didekati
dengan pengukuran koefisien gesek statik.
Besarnya koefisien gesek kinetik adalah ± 25%
lebih kecil dari koefisien gesek statik (Giancoli,
1992; Beer dan Johnston, 1990). Koefisien
gesek statik ( µs ) diperoleh dengan
menggunakan persamaan :
µ
s
=
τ
τ
max
…….............................(1)
n
dimana : τmax = Tegangan gesek maksimum
(kg/cm2)
τn = Tegangan Normal (kg/cm2)
118
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Bahan dan Metode
Tujuan dari pengukuran ini adalah
untuk menghitung besarnya koefisien gesek
statik dari berbagai jenis beras yang menjadi
objek pengukuran, dengan cara mengukur gaya
gesek statik.
Beban
Pengukuran gaya gesek ini dilakukan
di Laboratorium Ilmu Keteknikan Pertanian
Leuwikopo, Institut Pertanian Bogor. Alat ukur
yang digunakan pada pengukuran ini adalah
alat pengukur gaya gesek hasil rancangan
Suastawa dan Radite (1998).
F
Karet/Kayu
Motor
Listrik
Ring
Bahan Transducer Dudukan
Gambar 1. Alat Ukur Gaya gesek statik (Suastawa dan Radite, 1998)
signal listrik. Sensor gaya yang digunakan pada
pengukuran adalah 2 buah electrical resistance
strain gage KYOWA tipe KFC-1-C1-11.
Kalibrasi transducer sangat penting
dilakukan untuk mengecek nilai keluaran
terhadap suatu standar yang diketahui agar
kesalahan pengukuran yang dilakukan dapat
dibuat sekecil-kecilnya. Prosedur kalibrasi
adalah dengan membandingkan keluaran suatu
instrumen dengan suatu standart primer,
standar sekunder, atau dengan input yang
diketahui. Melalui kalibrasi akan diperoleh
suatu formula yang menghubungkan nilai yang
diketahui dengan nilai yang tidak diketahui.
Bahan dan alat yang digunakan dalam
pengukuran gaya gesek adalah: Beras biasa ,
beras merah, beras ketan putih, beras ketan
hitam, alat pengukur gaya gesek statik ,
Interface (A/D converter), 1 unit komputer,
strain amplifier, multimeter dan timbangan.
Tahapan yang dilakukan dalam pengukuran ini
adalah :
1. Kalibrasi Transducer
Transducer
adalah
suatu
alat
electromechanical
yang
mengkonversi
perubahan mekanik seperti perpindahan, gaya,
dll menjadi signal listrik yang dapat dimonitor
selaku voltase. Jadi transducer gaya
mengkonversi besarnya perubahan gaya yang
terjadi pada objek yang diaplikasikan menjadi
Ring
Transducer
Strain Gage
Bridge
Box
P
Gambar 2. Kalibrasi Transducer
119
Strain
Amp
Multimeter
EMBRYO VOL. 8 NO. 2
DESEMBER 2011
ISSN 0216-0188
Tabel 1. Hasil kalibrasi Transducer
Beban (kg)
Voltase
0
0,00
0,5
0,03
1
0,05
1,5
0,07
2
0,09
2,5
0,11
3
0,13
3,5
0,15
4
0,17
4,5
0,19
5
0,21
Kalibrasi tranducer yang dilakukan pada
pengukuran ini adalah dengan memberi
berbagai beban yaitu : 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5;
3,0; 3,5; 4,0; 4,5 dan 5,0 kg secara tegak lurus
pada ring transducer , lalu voltase keluaran
pada setiap beban diukur.
Hasil kalibrasi yang didapat dapat dilihat pada
tabel. 1 dibawah ini :
Hasil kalibrasi di atas dapat dibuat menjadi grafik seperti pada gambar di bawah ini :
Gambar 3. Hasil Kalibrasi Transducer
f.
Persamaan regresi yang diperoleh untuk hasil
kalibrasi yaitu :
Y = 24,408 X - 0,162
Dimana : Y = Beban (kg)
X = Tegangan (Volt)
g.
h.
Tahap Pengukuran Gaya Gesek Bahan Uji
Tahapan pengukuran gaya gesek bahan
uji yang dilakukan yaitu sebagai berikut:
a. Gaya gesek statik antara beras merah
dengan kayu.
b. Gaya gesek statik antara beras merah
dengan karet
c. Gaya gesek statik antara beras biasa
dengan kayu
d. Gaya gesek statik antara beras biasa
dengan karet
e. Gaya gesek statik antara beras ketan putih
dengan kayu
Gaya gesek statik antara beras ketan putih
dengan karet.
Gaya
gesek statik antara (2)
beras ketan hitam
……………………
dengan kayu
Gaya gesek statik antara beras ketan hitam
dengan karet
2.
Hasil dan Pembahasan
1. Pengukuran Gaya Gesekan Statik
Gaya gesekan statik adalah sama
dengan gaya yang diberikan agar benda
tersebut mulai bergerak. Pengukuran dalam
penelitian ini adalah gaya gesek statik antara 4
jenis beras dengan karet serta kayu. Besarnya
gaya gesekan statik hasil pengukuran yang
terbaca pada monitor komputer adalah berupa
voltase. Hasil pengukuran yang dilakukan
adalah sebagai berikut :
120
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Gambar 4. Gaya Gesek Statis antara Beras Merah dengan Kayu
Y = 24,408 (0,264) - 0,162
= 6,281
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras merah dengan kayu adalah sebesar
6,281 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras merah sebesar 6,281 N pada
bidang kayu seluas 1 cm2
Gambar di atas menunjukkan bahwa
gaya maksimum yang diperlukan adalah
sebesar 0,264 Volt. Besarnya gaya yang
diperoleh ini masih dalam Volt, untuk
mengkonversi digunakan persamaan dari
kalibrasi yaitu persamaan (2). Data hasil
pengukuran selanjutnya digunakan cara yang
sama. Beban pada gaya gesek statis antara
beras merah dengan kayu adalah :
.
Gambar 5. Gaya Gesek Statik antara Beras Merah dengan Karet
Hasil pengukuran gaya gesek statis
antara beras merah dengan karet seperti tampak
pada gambar 5 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,251 Volt. Jadi beban pada gaya gesek statik
yang terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,251) - 0,162
= 5,963
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras merah dengan karet adalah sebesar
5,963 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras merah sebesar 5,963 N pada
bidang karet seluas 1 cm2.
121
EMBRYO VOL. 8 NO. 2
DESEMBER 2011
ISSN 0216-0188
0.3
Volt
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
50
100
150
200
Waktu (Dtk)
Gambar 6. Gaya Gesek Statik antara Beras Biasa dengan Kayu
= 5,744
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras biasa dengan kayu adalah sebesar
5,744 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras biasa sebesar 5,744 N pada
bidang kayu seluas 1 cm2.
Beras
yang
digunakan
pada
pengukuran ini adalah beras Cianjur. Gambar 6
menunjukkan bahwa gaya maksimum yang
diperlukan adalah sebesar 0,242 Volt. Jadi gaya
gesek statik yang terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,242) - 0,162
Gambar 7. Gaya Gesek Statik antara Beras Biasa dengan Karet
Gambar 7 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,239 Volt. Jadi gaya gesek statis yang terjadi
adalah :
Fs = 24,408 (0,239) - 0,162
= 5,670.
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras biasa dengan karet adalah sebesar
5,670 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras biasa sebesar 5,670 N pada
bidang karet seluas 1 cm2.
Gambar 8 menunjukkan bahwa
gaya maksimum yang diperlukan adalah
sebesar 0,259 Volt. Jadi gaya gesek statik yang
terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,259) - 0,162
= 6,158
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan putih dengan kayu adalah
sebesar 6,158 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan putih sebesar
6,158 N pada bidang kayu seluas 1 cm2.
122
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Gambar 8. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Putih dengan Kayu
Gambar 9. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Putih dengan Karet
Gambar 9 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,254 Volt. Jadi gaya gesek statik yang terjadi
adalah :
Fs = 24,408 (0.254) - 0,162
= 6,037
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan putih dengan karet adalah
sebesar 6,037 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan putih sebesar
6,037 N pada bidang karet seluas 1 cm2.
Gambar 10. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Hitam dengan Kayu
123
EMBRYO VOL. 8 NO. 2
DESEMBER 2011
Gaya maksimum yang diperlukan
adalah sebesar 0,205 Volt seperti yang tampak
pada gambar 10. Jadi gaya gesek statik yang
terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,205) - 0,162
= 4,841
ISSN 0216-0188
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan hitam dengan kayu adalah
sebesar 4,841 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan hitam sebesar
4,841 N pada bidang kayu seluas 1 cm2.
Gambar 11. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Hitam dengan Karet
= 0.03140506 kg/cm2
Gambar 11 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,234 Volt. Jadi gaya gesek statik yang terjadi
adalah :
Fs = 24,408 (0,234) - 0,162
= 5,549
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan hitam dengan karet adalah
sebesar 5,549 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan hitam sebesar
5,549 N pada bidang karet seluas 1 cm2.
Hasil perhitungan untuk jenis yang lain dengan
menggunakan cara yang sama pula dapat
dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Tegangan Maksimum
Kayu
Beras merah
0,03141
Beras biasa
0.02872
Beras ketan putih
0.03080
Beras ketan hitam
0.02421
2. Perhitungan Tegangan Maksimum dan
Tegangan Normal
Tegangan Maksimum untuk bendabenda di atas
dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut :
τm =
dimana : τm
Fs
A
Karet
0.02982
0.02835
0.03019
0.02774
Tegangan normal adalah tegangan
yang arahnya tegak lurus bidang di mana gaya
itu bekerja. Tegangan normal dalam
pengukuran ini dihitung dengan persamaan
sebagai berikut :
Fs
A
τn =
= Tegangan maksimum yang
terjadi
= Gaya Gesek statik
= Luas penampang wadah
bagian dalam.
dimana :
Fn
A
τn = Tegangan Normal
Fn = Gaya Normal yang bekerja
A = Luas penampang
Tegangan normal yang terjadi adalah :
τn =
Tegangan maksimum yang terjadi antara beras
merah dengan kayu adalah :
6,281012
kg/cm2
τm =
200
2,964
kg/cm2
200
= 0.01482 kg/cm2
124
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
Wadah dan beban yang diberikan pada
pengukuran ini adalah sama untuk semua jenis
beras dan perlakuan yang ada maka tegangan
normal yang terjadi adalah sama untuk semua
jenis beras dan perlakuan yang diberikan.
Daftar Pustaka
Bueche, F.J. 1996. Teori dan soal-soal Fisika;
Schaum Series. Erlangga. Jakarta
Darma, 2001. Disain dan Analisa kebutuhan
tenaga alat pemarut sagu tipe silinder,
Thesis, Pascasarjana IPB, Bogor
3. Perhitungan Koefisien Gesek Statik
Koefisien gesek dihitung berdasarkan
persamaan (1) . Hasil perhitungannya dapat
dilihat pada Tabel 3. dibawah ini :
Tabel 3. Koefisien gesek statik
Kayu
Beras Merah
2.1194
Beras Biasa
1.9379
Beras Ketan Putih
2.0783
Beras Ketan
1.6336
Hitam
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Giancoli, D. C. 1991, Phisic : Principles With
Application. Prentice Hall International
Inc London.
Karet
2.0122
1.9130
2.0371
Halliday,D and Resnick, R. 1985. Fisika.
Erlangga. Jakarta
1.8718
Nash, W. A , 1957, Strenght of Materials,
Schaum Series. McGraw-Hill Book
Company, New York.
Kesimpulan
Smith, H. P and Wilkes, L. H. 1976. (Tri
Purwadi. 1996). Mesin dan Peralatan
Usaha Tani. Gajah Mada University
Press. Yogyakarta.
Pengukuran
yang
dilakukan
menunjukkan bahwa pada dasarnya koefisien
gesek statik antara beras dan kayu lebih besar
dari pada koefisien gesek statik antara beras
dan karet. Penyimpangan pada beras ketan
hitam terjadi mungkin karena wadah beras juga
bergesek dengan karet sehingga terjadi
penambahan gaya gesek. Namun hal ini dapat
juga terjadi karena sebagian beras ketan hitam
yang bersentuhan dengan permukaan kayu
bukan bergeser tetapi menggelinding sehingga
terjadi penurunan gaya gesek.
Suastawa, I dan Radite P A S. 1998. Rancang
Alat Percobaan untuk Menentukan Gaya
Gesek Biji Kacang-kacangan dengan
Berbagai Permukaan Material. Laporan
Penelitian
Mandiri
(tidak
dipublikasikan). Departemen Teknik
Pertanian. FATETA IPB. Bogor.
125
DESEMBER 2011
ISSN 0216-0188
PENGUKURAN GAYA GESEK STATIS
PADA BERBAGAI MACAM BERAS
1
Yazid Ismi Intara1, M. Sjahrul Annas2
Departemen Agroteknologi, FAPERTA Universitas Mulawarman
2
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Trisakti
Abstract
The force required for the initial transfer as a static friction. The objective of this research is to
calculate the magnitude of the coefficient of static friction of the various types of rice which is the object of
measurement, by measuring the static friction. The measurement results are the static frictional forces
between red rice and wood for 6.281 N/cm2 and 5.963 N/cm2 for rubber. Measurement of static friction
ordinary rice with wood 5.744 N/cm2 and with a rubber 5.670 N/cm2. Measurement of static friction for
white glutinous rice with the wood of 6.158 N/cm2 and rubber at 6.037 N/cm2. Measurement of static friction
for black glutinous rice with the wood amounted to 4.841 N/cm2 and the rubber of 5.549 N/cm2.
Key Words : static friction, rice, wood, rubber
Gaya gesekan statis maksimum sama
dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar
benda mulai bergerak. Benda setelah mulai
bergerak, gaya gesekan antara kedua
permukaan berkurang sehingga gaya yang
diperlukan untuk menjaga benda agar tetap
bergerak akan lebih kecil. Gaya gesekan antara
dua benda yang bergerak ini dinamakan gaya
gesekan kinetik.
Perbandingan antara gaya gesek statik
maksimum dengan besarnya gaya normal
disebut koefisien gesek statik . Jika Fs adalah
gaya gesek statik maka
Pendahuluan
Gesekan (friction) dalam banyak kasus
sangat menentukan pada semua bidang
mekanisasi pertanian. Gesekan selalu terjadi
pada beberapa bentuk selama pergerakan
bahan dan mempengaruhi gaya yang
dihasilkan. Struktur penyimpanan di dalam
silo dan lainnya, beban vertikal pada dinding
ditentukan oleh koefisien gesekan. Selama
pemindahan secara pneumatis, khususnya
pada bahan berkonsentrasi tinggi, gesekan
antara bahan dengan dinding merupakan
hambatan yang cukup penting. Elemen
tertentu pada alat pengangkut misalnya screw
conveyor dapat dihitung jika koefisian
gesekan diketahui. Perilaku produk-produk
butiran (granular) dalam bentuk curah (bulk)
sangat tergantung pada nilai koefisien
gesekan. Gesekan sangat berperan selama
proses pemotongan dan pengepresan produkproduk pertanian.
Sebuah benda apabila diletakkan pada
sebuah permukaan datar maka benda tersebut
dapat dipindahkan hanya jika ada gaya dorong
yang melebihi gaya gesek benda. Gaya yang
dibutuhkan untuk perpindahan awal disebut
sebagai gaya gesek statis dan setelah mulai
bergerak, gaya gesek umumnya menurun dan
gerakan dapat dilakukan dengan gaya yang
lebih rendah. Gaya yang dibutuhkan untuk
mengatur gerakan atau perpindahan disebut
sebagai gaya gesek kinetik.
Fs = µ s .N
Perbandingan antara gaya gesek kinetik
dengan gaya normal disebut koefisien gesek
kinetik. Jika Fk adalah gaya gesek kinetik maka
Fk = µ k .N
Koefisien gesek kinetik dapat didekati
dengan pengukuran koefisien gesek statik.
Besarnya koefisien gesek kinetik adalah ± 25%
lebih kecil dari koefisien gesek statik (Giancoli,
1992; Beer dan Johnston, 1990). Koefisien
gesek statik ( µs ) diperoleh dengan
menggunakan persamaan :
µ
s
=
τ
τ
max
…….............................(1)
n
dimana : τmax = Tegangan gesek maksimum
(kg/cm2)
τn = Tegangan Normal (kg/cm2)
118
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Bahan dan Metode
Tujuan dari pengukuran ini adalah
untuk menghitung besarnya koefisien gesek
statik dari berbagai jenis beras yang menjadi
objek pengukuran, dengan cara mengukur gaya
gesek statik.
Beban
Pengukuran gaya gesek ini dilakukan
di Laboratorium Ilmu Keteknikan Pertanian
Leuwikopo, Institut Pertanian Bogor. Alat ukur
yang digunakan pada pengukuran ini adalah
alat pengukur gaya gesek hasil rancangan
Suastawa dan Radite (1998).
F
Karet/Kayu
Motor
Listrik
Ring
Bahan Transducer Dudukan
Gambar 1. Alat Ukur Gaya gesek statik (Suastawa dan Radite, 1998)
signal listrik. Sensor gaya yang digunakan pada
pengukuran adalah 2 buah electrical resistance
strain gage KYOWA tipe KFC-1-C1-11.
Kalibrasi transducer sangat penting
dilakukan untuk mengecek nilai keluaran
terhadap suatu standar yang diketahui agar
kesalahan pengukuran yang dilakukan dapat
dibuat sekecil-kecilnya. Prosedur kalibrasi
adalah dengan membandingkan keluaran suatu
instrumen dengan suatu standart primer,
standar sekunder, atau dengan input yang
diketahui. Melalui kalibrasi akan diperoleh
suatu formula yang menghubungkan nilai yang
diketahui dengan nilai yang tidak diketahui.
Bahan dan alat yang digunakan dalam
pengukuran gaya gesek adalah: Beras biasa ,
beras merah, beras ketan putih, beras ketan
hitam, alat pengukur gaya gesek statik ,
Interface (A/D converter), 1 unit komputer,
strain amplifier, multimeter dan timbangan.
Tahapan yang dilakukan dalam pengukuran ini
adalah :
1. Kalibrasi Transducer
Transducer
adalah
suatu
alat
electromechanical
yang
mengkonversi
perubahan mekanik seperti perpindahan, gaya,
dll menjadi signal listrik yang dapat dimonitor
selaku voltase. Jadi transducer gaya
mengkonversi besarnya perubahan gaya yang
terjadi pada objek yang diaplikasikan menjadi
Ring
Transducer
Strain Gage
Bridge
Box
P
Gambar 2. Kalibrasi Transducer
119
Strain
Amp
Multimeter
EMBRYO VOL. 8 NO. 2
DESEMBER 2011
ISSN 0216-0188
Tabel 1. Hasil kalibrasi Transducer
Beban (kg)
Voltase
0
0,00
0,5
0,03
1
0,05
1,5
0,07
2
0,09
2,5
0,11
3
0,13
3,5
0,15
4
0,17
4,5
0,19
5
0,21
Kalibrasi tranducer yang dilakukan pada
pengukuran ini adalah dengan memberi
berbagai beban yaitu : 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5;
3,0; 3,5; 4,0; 4,5 dan 5,0 kg secara tegak lurus
pada ring transducer , lalu voltase keluaran
pada setiap beban diukur.
Hasil kalibrasi yang didapat dapat dilihat pada
tabel. 1 dibawah ini :
Hasil kalibrasi di atas dapat dibuat menjadi grafik seperti pada gambar di bawah ini :
Gambar 3. Hasil Kalibrasi Transducer
f.
Persamaan regresi yang diperoleh untuk hasil
kalibrasi yaitu :
Y = 24,408 X - 0,162
Dimana : Y = Beban (kg)
X = Tegangan (Volt)
g.
h.
Tahap Pengukuran Gaya Gesek Bahan Uji
Tahapan pengukuran gaya gesek bahan
uji yang dilakukan yaitu sebagai berikut:
a. Gaya gesek statik antara beras merah
dengan kayu.
b. Gaya gesek statik antara beras merah
dengan karet
c. Gaya gesek statik antara beras biasa
dengan kayu
d. Gaya gesek statik antara beras biasa
dengan karet
e. Gaya gesek statik antara beras ketan putih
dengan kayu
Gaya gesek statik antara beras ketan putih
dengan karet.
Gaya
gesek statik antara (2)
beras ketan hitam
……………………
dengan kayu
Gaya gesek statik antara beras ketan hitam
dengan karet
2.
Hasil dan Pembahasan
1. Pengukuran Gaya Gesekan Statik
Gaya gesekan statik adalah sama
dengan gaya yang diberikan agar benda
tersebut mulai bergerak. Pengukuran dalam
penelitian ini adalah gaya gesek statik antara 4
jenis beras dengan karet serta kayu. Besarnya
gaya gesekan statik hasil pengukuran yang
terbaca pada monitor komputer adalah berupa
voltase. Hasil pengukuran yang dilakukan
adalah sebagai berikut :
120
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Gambar 4. Gaya Gesek Statis antara Beras Merah dengan Kayu
Y = 24,408 (0,264) - 0,162
= 6,281
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras merah dengan kayu adalah sebesar
6,281 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras merah sebesar 6,281 N pada
bidang kayu seluas 1 cm2
Gambar di atas menunjukkan bahwa
gaya maksimum yang diperlukan adalah
sebesar 0,264 Volt. Besarnya gaya yang
diperoleh ini masih dalam Volt, untuk
mengkonversi digunakan persamaan dari
kalibrasi yaitu persamaan (2). Data hasil
pengukuran selanjutnya digunakan cara yang
sama. Beban pada gaya gesek statis antara
beras merah dengan kayu adalah :
.
Gambar 5. Gaya Gesek Statik antara Beras Merah dengan Karet
Hasil pengukuran gaya gesek statis
antara beras merah dengan karet seperti tampak
pada gambar 5 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,251 Volt. Jadi beban pada gaya gesek statik
yang terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,251) - 0,162
= 5,963
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras merah dengan karet adalah sebesar
5,963 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras merah sebesar 5,963 N pada
bidang karet seluas 1 cm2.
121
EMBRYO VOL. 8 NO. 2
DESEMBER 2011
ISSN 0216-0188
0.3
Volt
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
50
100
150
200
Waktu (Dtk)
Gambar 6. Gaya Gesek Statik antara Beras Biasa dengan Kayu
= 5,744
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras biasa dengan kayu adalah sebesar
5,744 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras biasa sebesar 5,744 N pada
bidang kayu seluas 1 cm2.
Beras
yang
digunakan
pada
pengukuran ini adalah beras Cianjur. Gambar 6
menunjukkan bahwa gaya maksimum yang
diperlukan adalah sebesar 0,242 Volt. Jadi gaya
gesek statik yang terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,242) - 0,162
Gambar 7. Gaya Gesek Statik antara Beras Biasa dengan Karet
Gambar 7 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,239 Volt. Jadi gaya gesek statis yang terjadi
adalah :
Fs = 24,408 (0,239) - 0,162
= 5,670.
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras biasa dengan karet adalah sebesar
5,670 N/cm2. Hal ini menunjukkan bahwa gaya
gesekan beras biasa sebesar 5,670 N pada
bidang karet seluas 1 cm2.
Gambar 8 menunjukkan bahwa
gaya maksimum yang diperlukan adalah
sebesar 0,259 Volt. Jadi gaya gesek statik yang
terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,259) - 0,162
= 6,158
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan putih dengan kayu adalah
sebesar 6,158 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan putih sebesar
6,158 N pada bidang kayu seluas 1 cm2.
122
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Gambar 8. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Putih dengan Kayu
Gambar 9. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Putih dengan Karet
Gambar 9 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,254 Volt. Jadi gaya gesek statik yang terjadi
adalah :
Fs = 24,408 (0.254) - 0,162
= 6,037
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan putih dengan karet adalah
sebesar 6,037 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan putih sebesar
6,037 N pada bidang karet seluas 1 cm2.
Gambar 10. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Hitam dengan Kayu
123
EMBRYO VOL. 8 NO. 2
DESEMBER 2011
Gaya maksimum yang diperlukan
adalah sebesar 0,205 Volt seperti yang tampak
pada gambar 10. Jadi gaya gesek statik yang
terjadi adalah :
Fs = 24,408 (0,205) - 0,162
= 4,841
ISSN 0216-0188
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan hitam dengan kayu adalah
sebesar 4,841 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan hitam sebesar
4,841 N pada bidang kayu seluas 1 cm2.
Gambar 11. Gaya Gesek Statik antara Beras Ketan Hitam dengan Karet
= 0.03140506 kg/cm2
Gambar 11 menunjukkan bahwa gaya
maksimum yang diperlukan adalah sebesar
0,234 Volt. Jadi gaya gesek statik yang terjadi
adalah :
Fs = 24,408 (0,234) - 0,162
= 5,549
Oleh sebab itu besarnya gaya gesek statis
antara beras ketan hitam dengan karet adalah
sebesar 5,549 N/cm2. Hal ini menunjukkan
bahwa gaya gesekan beras ketan hitam sebesar
5,549 N pada bidang karet seluas 1 cm2.
Hasil perhitungan untuk jenis yang lain dengan
menggunakan cara yang sama pula dapat
dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Tegangan Maksimum
Kayu
Beras merah
0,03141
Beras biasa
0.02872
Beras ketan putih
0.03080
Beras ketan hitam
0.02421
2. Perhitungan Tegangan Maksimum dan
Tegangan Normal
Tegangan Maksimum untuk bendabenda di atas
dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut :
τm =
dimana : τm
Fs
A
Karet
0.02982
0.02835
0.03019
0.02774
Tegangan normal adalah tegangan
yang arahnya tegak lurus bidang di mana gaya
itu bekerja. Tegangan normal dalam
pengukuran ini dihitung dengan persamaan
sebagai berikut :
Fs
A
τn =
= Tegangan maksimum yang
terjadi
= Gaya Gesek statik
= Luas penampang wadah
bagian dalam.
dimana :
Fn
A
τn = Tegangan Normal
Fn = Gaya Normal yang bekerja
A = Luas penampang
Tegangan normal yang terjadi adalah :
τn =
Tegangan maksimum yang terjadi antara beras
merah dengan kayu adalah :
6,281012
kg/cm2
τm =
200
2,964
kg/cm2
200
= 0.01482 kg/cm2
124
Pengukuran Gaya Gesek...
118 – 125
Wadah dan beban yang diberikan pada
pengukuran ini adalah sama untuk semua jenis
beras dan perlakuan yang ada maka tegangan
normal yang terjadi adalah sama untuk semua
jenis beras dan perlakuan yang diberikan.
Daftar Pustaka
Bueche, F.J. 1996. Teori dan soal-soal Fisika;
Schaum Series. Erlangga. Jakarta
Darma, 2001. Disain dan Analisa kebutuhan
tenaga alat pemarut sagu tipe silinder,
Thesis, Pascasarjana IPB, Bogor
3. Perhitungan Koefisien Gesek Statik
Koefisien gesek dihitung berdasarkan
persamaan (1) . Hasil perhitungannya dapat
dilihat pada Tabel 3. dibawah ini :
Tabel 3. Koefisien gesek statik
Kayu
Beras Merah
2.1194
Beras Biasa
1.9379
Beras Ketan Putih
2.0783
Beras Ketan
1.6336
Hitam
(Yazid Ismi Intara, M. Sjahrul Annas)
Giancoli, D. C. 1991, Phisic : Principles With
Application. Prentice Hall International
Inc London.
Karet
2.0122
1.9130
2.0371
Halliday,D and Resnick, R. 1985. Fisika.
Erlangga. Jakarta
1.8718
Nash, W. A , 1957, Strenght of Materials,
Schaum Series. McGraw-Hill Book
Company, New York.
Kesimpulan
Smith, H. P and Wilkes, L. H. 1976. (Tri
Purwadi. 1996). Mesin dan Peralatan
Usaha Tani. Gajah Mada University
Press. Yogyakarta.
Pengukuran
yang
dilakukan
menunjukkan bahwa pada dasarnya koefisien
gesek statik antara beras dan kayu lebih besar
dari pada koefisien gesek statik antara beras
dan karet. Penyimpangan pada beras ketan
hitam terjadi mungkin karena wadah beras juga
bergesek dengan karet sehingga terjadi
penambahan gaya gesek. Namun hal ini dapat
juga terjadi karena sebagian beras ketan hitam
yang bersentuhan dengan permukaan kayu
bukan bergeser tetapi menggelinding sehingga
terjadi penurunan gaya gesek.
Suastawa, I dan Radite P A S. 1998. Rancang
Alat Percobaan untuk Menentukan Gaya
Gesek Biji Kacang-kacangan dengan
Berbagai Permukaan Material. Laporan
Penelitian
Mandiri
(tidak
dipublikasikan). Departemen Teknik
Pertanian. FATETA IPB. Bogor.
125