Pengaruh Bentuk Benda Pada Gaya Gesekan di Udara

Abstrak

Dua benda yang bersentuhan akan menimbulkan gaya gesek. Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Benda-benda yang dimaksud disini tidak harus berbentuk padat, tetapi dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya antara benda padat, cairan, dan gas adalah gaya Stokes.

Gaya gesekan bekerja pada udara dan dipengaruhi oleh luas bentangan benda atau luas permukaan benda yang bersentuhan langsung dengan udara. Makin besar luas bentangan benda, makin besar gaya gesekan udara yang bekerja pada benda.

Salah satu manfaat gaya gesek udara dalam kehidupan sehari – hari diaplikasikan pada olah raga terjun payung.

Latar Belakang Masalah

Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Salah satu yang kita pelajari dalam fisika adalah gaya. Purwanto (2005) mengatakan “secara umum, gaya didefinisikan sebagai sesuatu yang dapat mengubah keadaan gerak suatu benda. Suatu benda dapat bergerak karena mendapat gaya. Gaya juga dapat mempercepat atau memperlambat gerak benda. Selain itu, gaya juga dapat dikatakan sebagai tarikan atau dorongan”.

“Dalam bahasa sehari-hari gaya sering diartikan sebagai dorongan atau tarikan, terutama yang dilakukan oleh otot-otot kita” (Halliday,1991). Di dalam ilmu fisika, gaya atau kakas adalah apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami percepatan, salah satunya adalah adalah gaya gesek.

Manfaat gaya gesek sangat besar dalam kehidupan manusia. Disamping itu, gaya gesek juga menimbulkan kerugian bagi kehidupan manusia. Kadang tidak terpikirkan tentang pengaruh besarnya luas permukaan benda yang mengalami gaya gesek di udara. Baik dalam penerapan kehidupan sehari-hari.

Rumusan Masalah

1.      Apakah yang dimaksud dengan gaya gesek?

2.      Apakah gesekan udara bergantung pada bentuk benda?

Tujuan penelitian

1.      Mengetahui apa yang dimaksud gaya gesek dan asal gaya gesek

2.      Mengetahui pengaruh bentuk benda terhadap gesekan udara

Metode Penelitian

a.    Studi Pendahuluan

Meliputi kegiatan kajian literature tentang teori

b.   Penyusunan draft model

Mencakup kegiatan perancangan model yaitu menyusun tujuan, materi, alat. Perancangan uji coba

c.    Uji coba

Meliputi kegiatan eksperiment dalam focus pada tujuan

  

Gaya Gesek

Pernahkah anda jatuh terpeleset karena menginjak sesuatu yang licin? Kita bisa terpeleset ketika menginjakkan kaki pada sesuatu yang licin karena tidak ada gaya gesek yang bekerja. Tanpa gaya gesek, kita tidak akan bisa berjalan, roda sepeda motor atau mobil juga tidak akan bisa berputar. Demikian juga berita di televisi dan surat kabar yang mengatakan bahwa pesawat terbang tergelincir merupakan salah satu bukti. Kehidupan kita sehari-hari tidak terlepas dari bantuan gaya gesek, walaupun terkadang kita tidak menyadarinya.

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 disini tidak harus berbentuk padat, tetapi dapat pula berbentuk cair, atau pun gas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat, cairan, dan gas adalah gaya Stokes. ”Gaya gesek pada benda mempunyai arah yang selalu berlawanan dengan kecenderungan arah gerak benda” (Sumarjono, 2005).
Lohat (2008) mengemukakan pendapatnya sebagai berikut.

Gesekan biasanya terjadi di antara dua permukaan benda yang bersentuhan, baik terhadap udara, air atau benda padat. Ketika sebuah benda bergerak di udara, permukaan benda tersebut akan bersentuhan dengan udara sehingga terjadi gesekan antara benda tersebut dengan udara, demikian juga ketika bergerak di dalam air.

Pada pembahasan dan soal-soal Gerak Jatuh Bebas (GJB) biasanya tidak pernah menyertakan gaya gesekan dalam perhitungannya, atau gaya gesekan diabaikan, padahal gaya gesekan itu pasti ada dan tidak bisa diabaikan begitu saja dalam Gerak Jatuh Bebas yang sebenarnya. Jadi pada kesempatan kali ini saya akan mencoba memasukkan faktor gaya gesekan udara pada GJB.

Mengenai gaya gesekan udara, tentu sudah pernah disinggung ketika kita mempelajari Fluida Statis di kelas XI IPA Semester 2 di bagian yang terakhirnya, yaitu mengenai kekentalan fluida dan Hukum Stokes, yaitu :

F = k.n.v

dimana

k adalah konstanta yang bergantung bentuk benda, jika benda berbentuk bola, maka k = 6.π.r

n adalah koefisien viskositas, dalam hal ini adalah udara, yang secara normal nilainya 1,8 x 10^-5 kg/ms

v adalah kecepatan benda

Jadi dari rumus di atas kita memperoleh beberapa prinsip, yaitu :

1.      Gesekan udara bergantung bentuk benda

2.      Gesekan udara bergantung kekentalan udara saat itu (Nilainya tentu berbeda tergantung suhu, ketinggian, tekanan udara, dll.)

3.      Gesekan udara bergantung pada kecepatan benda, semakin cepat benda bergerak, maka gaya gesekan akan semakin besar

Ada satu gaya lagi yang mempengaruhi gerak GJB, yaitu gaya Archimedes (gaya angkat) oleh udara kepada benda. Tetapi harap diperhatikan, jika fluidanya adalah udara, maka efek gaya Archimedes bisa diabaikan karena nilai gaya angkatnya terlalu kecil untuk kasus GJB, karena nilai massa jenis udara yang sangat kecil dibandingkan massa jenis benda. Nilai massa jenis udara secara rata-rata adalah 1,3 kg/m³, bandingkan dengan massa jenis air yang bernilai 1000 kg.m³. Jadi dalam kasus benda jatuh di udara secara GJB, efek gaya Archimedes bisa diabaikan.

Hasil Uji Coba

Telah dilakukan percobaan terhadap beberapa bentuk kertas yang memiliki masa yang sama. Benda tersebut dijatuhkan pada ketinggian 3 meter.

Diperoleh data sebagai berikut :

Data 1.

Benda I ( berbentuk lembaran kertas)

No.	Waktu ( detik )
1	00.00.02.87
2	00.00.03.43
3	00.00.03.00
4	00.00.03.26
5	00.00.03.31
6	00.00.02.39

 Rata – rata waktu tempuh adalah 00.00.03.04

                                                                       Gambar data 1.

Data 2.

Benda II (besar benda ½ kali benda pertama)

No.	Waktu ( detik )
1	00.00.02.36
2	00.00.01.89
3	00.00.02.08
4	00.00.01.64
5	00.00.01.58
6	00.00.01.76
7	00.00.01.74

Rata – rata waktu tempuh adalah 00.00.01.86

                                                                                               Gambar data 2.

Data 3.

Benda III ( berbentuk kerucut)

No.	Waktu ( detik )
1	00.00.00.67
2	00.00.00.86
3	00.00.00.64
4	00.00.00.82
5	00.00.00.57
6	00.00.00.67

Rata – rata waktu tempuh adalah 00.00.00.71

                                                                             Gambar data 3.

Data 4.

Benda IV ( berbentuk bola)

No.	Waktu ( detik )
1	00.00.00.38
2	00.00.00.52
3	00.00.00.46
4	00.00.00.50
5	00.00.00.47

Rata – rata waktu tempuh adalah 00.00.00.47

                                                                    Gambar data 4.

           Dari eksperiment tersebut dapat dilihat bahwa kertas yang memiliki bentuk yang lebih kecil dan padat memiliki waktu tempuh yang lebih cepat dibandingkan kertas yang bentuknya lebih besar.

Karena disebabkan oleh pengaruh luas permukaan terhadap gaya gesek udara. Artinya bentuk benda mempengaruhi besarnya gesekan udara.

Kesimpulan

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 disini tidak harus berbentuk padat, tetapi 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, cairan, dan gas adalah gaya Stokes.

Gaya gesekan bekerja pada udara dan dipengaruhi oleh luas bentangan benda atau luas permukaan benda yang bersentuhan langsung dengan udara. Makin besar luas bentangan benda, makin besar gaya gesekan udara yang bekerja pada benda.

Penerapan gaya gesekan udara dapat dilihat pada terjun bebas. Sewaktu melompat dari pesawat, atlet belum membuka parasutnya. Barulah pada ketinggian tertentu, atlet membuka parasutnya dan tiba di tanah.

Daftar Pustaka

-       Ruwanto, Bambang. 2005. Asaa-Asas Fisika 1A. Yogyakarta: Penerbit Yudhistira

-       Purwanto, Budi. 2004. Fisika Dasar Teori dan Implementasinya. Solo:PT Tiga
Serangkai Pustaka Mandiri

-       Halliday. 1991. Fisika Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga

-  Sumarjono, dkk. 2005. Fisika Dasar 1.Malang: Penerbit Universitas Negeri Malang Lohat, Sun Alexander. 2008.