Gaya Gesek Statis (GGS) dan Gaya Gesek Kinetis (GGK) – Pengendara sepeda melakukan pengereman sehingga ia dampat berhenti. Setelah lama dipakai, penghapus karet akan mengecil dan pada akhirnya akan habis. Mengapa hal ini dapat terjadi? Kondisi ini terjadi akibat adanya gaya gesek. Secara definisi, gaya gesek dapat diartikan sebagai gaya yang bekerja antara dua permukaan benda yang saling bersentuhan atau bersinggungan. dalam Bahasa Inggris, gaya gesek dikenal sebagai friction force, sehingga simbol untuk gaya gesek adalah huruf f.
Arah gaya gesek berlawanan arah dengan kecenderungan arah gerak benda. Sehingga, memiliki nilai negatif. Hal ini sebagai simbol bahwa arah gaya berlawanan dengan arah gerak benda. Besarnya gaya gesek dinyatakan dalam Newton.
Besar kecilnya gaya gesek bergantung pada permukaan yang dimiliki dari kedua benda tersebut. Semakin kasar permukaan antar kedua benda maka semakin besar gaya geseknya. Kondisi sebaliknya terjadi, semakin licin permukaan antar kedua benda maka semakin kecil gaya geseknya.
Keuntungan/manfaat adanya gaya gesek:
- Ban kendaraan (sepeda, sepeda motor, mobil, dsb) dibuat beralur untuk memperbesar gaya gesek ban dengan jalan agar dapat laju kendaraan dapat dikendalikan.
- Gesekan udara dengan parasut dimanfaatkan oleh penerjun payung agar dapat sampai daratan dengan selamat.
- Pemanfaatan pada sistem pengereman pada kendaraan.
Meskipun memiliki keuntungan, gaya gesek juga dapat menimbulkan kerugian. Berikut ini adalah kerugian-kerugian yang dapat timbul akibat adanya gaya gesek di kehidupan sehari-hari.
Kerugian adanya gaya gesek:
- Ban pada kendaraan dapat menjadi lebih halus sehingga perlu diganti secara berkala.
- Gesekan antara bagian-bagian mesin kendaraan mengakibatkan mesin menjadi aus. Sehingga perlu penggantian mesin yang rusak.
- Gesekan dapat menyebabkan luka lecet pada badan kita saat kita terjatuh.
Berdasarkan keadaan benda yang dikenainya, gaya gesek dibedakan menjadi dua jenis. Kedua jenis gaya gesek tersebut adalah gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Melalui halaman ini, idschool akan mengulas secara lengkap kedua jenis gaya gesek tersebut. Ulasan pertama yang akan dibahas adalah Gaya Gesek Statis. Simak ulasannya pada pembahasan di bawah.
Gaya Gesek Statis
Gaya Gesek Statis (GGS) adalah gaya gesek yang terjadi pada benda selama benda itu diam. Artinya jika kita mendorong sebuah benda kemudian benda tersebut tidak bergerak sama sekali maka benda tersebut mempunyai gaya gesek yang lebih besar daripada gaya yang kita berikan (gaya kerja).
Contoh lain dari adanya gaya gesek statis adalah sebuah benda yang diletakkan pada bidang miring dapat tetap diam.
Simbol untuk gaya gesek statis adalah alt="f_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b5c3c9da7aa928842a9ce4c5d48c53f_l3.svg" style="height:14px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> dengan persamaan seperti di bawah.
alt="Gaya gesek statis" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2018/07/Gaya-Gesek-Statis.jpg" style="height:266px; width:519px" />
Agar benda dapat bergerak, gaya luar minimum yang diperlukan untuk menggerakkan benda adalah sama dengan besar gaya gesek statis maksimalnya. Jadi, besarnya gaya minimal yang digunakan untuk membuat benda bergarak adalah sebagai berikut.
alt="Rumus Gaya Gesek Statis" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2018/07/Rumus-Gaya-Gesek-Statis.jpg" style="height:71px; width:234px" />
Keterangan:
alt="f_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b5c3c9da7aa928842a9ce4c5d48c53f_l3.svg" style="height:14px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = gaya gesek statis (N)
alt="\mu_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-698d04875f0cc5378d686521020817a7_l3.svg" style="height:10px; width:14px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = koefisien gaya gesek statis
N = gaya normal, satuannya newton (N)
Gaya yang bekerja pada benda saat benda diam hingga tepat akan bergerak adalah Gaya Gerak Statis. Lalu bagaimana untuk gaya yang bekerja pada benda bergerak? Ulasannya dapat disimak pada pembahasan gaya gesek kinetis.
Gaya Gesek Kinetis
Gaya Gesek Kinetis (GGK) adalah gaya gesek pada waktu benda tersebut bergerak. Gaya gesek kinetis disimbolkan dengan alt="f_{k}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc95ec965c2e827b1bd06f548bfd1d50_l3.svg" style="height:14px; width:13px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />.
Adanya Gaya Gesek Kinetis, memungkinkan benda yang bergerak dapat berhenti. Jika tidak ada gaya gesek kinetis, tidak ada gaya yang memperlambat gerak benda, sehingga benda yang bergerak tidak dapat berhenti.
Koefisien gesek kinetis dinotasikan dengan alt="\mu_k" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-817432332fe1f77ebbeb9f95dcd5691b_l3.svg" style="height:10px; width:15px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />. Biasanya, nilai koefisien gesek kinetis selalu lebih kecil dari koefisien gesek statis untuk material yang sama. Persamaan Gaya Gesek Kinetis diberikan seperti persamaan di bawah.
alt="Rumus Gaya Gesek Kinetis" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2018/07/Rumus-Gaya-Gesek-Kinetis.jpg" style="height:71px; width:207px" />
Keterangan:
alt="f_{k}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc95ec965c2e827b1bd06f548bfd1d50_l3.svg" style="height:14px; width:13px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = gaya gesek kinetis (N)
alt="\mu_{k}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f5ceddd73c12117b69650a29303db22b_l3.svg" style="height:10px; width:15px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = koefisien gaya gesek kinetis
N = gaya normal, satuannya newton (N)
Untuk melihat penggunaan rumus yang diberikan pada pembahasan di atas, akan diberikan contoh soal terkait gaya gesek.
Contoh Soal dan Pembahasan
Contoh Soal Gaya Gesek 1
Sebuah balok 20 kg diam di atas lantai datar. Koefisien gesekan statis alt="\mu_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-698d04875f0cc5378d686521020817a7_l3.svg" style="height:10px; width:14px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 0,4 dan koefisien gesekan kinetis alt="\mu_{k}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f5ceddd73c12117b69650a29303db22b_l3.svg" style="height:10px; width:15px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 0,3. Balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 60 N dan membentuk sudut alt="60^{o}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-17643ca23a7bb55ffa74821c623df3f8_l3.svg" style="height:11px; width:20px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> terhadap arah mendatar. Gaya gesek yang bekerja pada balok adalah ….
A. alt="f_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b5c3c9da7aa928842a9ce4c5d48c53f_l3.svg" style="height:14px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 68 N
B. alt="f_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b5c3c9da7aa928842a9ce4c5d48c53f_l3.svg" style="height:14px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 34 N
C. alt="f_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b5c3c9da7aa928842a9ce4c5d48c53f_l3.svg" style="height:14px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 17 N
D. alt="f_{k}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc95ec965c2e827b1bd06f548bfd1d50_l3.svg" style="height:14px; width:13px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 68 N
E. alt="f_{k}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc95ec965c2e827b1bd06f548bfd1d50_l3.svg" style="height:14px; width:13px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 34 N
Pembahasan:
Berdasarkan ilustrasi pada soal, dapat diperoleh gambar seperti di bawah.
alt="Contoh soal gaya gesek" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2018/07/Contoh-soal-gaya-gesek.jpg" style="height:280px; width:354px" />
Gaya-gaya yang bekerja pada benda diperlihatkan pada gambar di atas.
Pada sumbu vertikal tidak ada gerak, sehingga,
alt="\[ \Sigma Y = 0 \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cba844d5b350980647aa5e68496ce495_l3.svg" style="height:11px; width:49px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Menghitung Gaya Normal
alt="\[ N + F \cdot sin 30^{o} - w = 0 \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-76a5530d2d01b58a64a401d8e2794909_l3.svg" style="height:13px; width:149px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ N = w - F \cdot sin 30^{o} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-29cb54c5a2bc5431309d82aefab84dff_l3.svg" style="height:11px; width:124px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ N = m \cdot g - F \cdot sin 30^{o} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0019ab7ac1fc9699aa6725bfead2d3c6_l3.svg" style="height:14px; width:144px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ N = 20 kg \cdot 10 m/s^{2} - 60 \; N \cdot \frac{1}{2} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d2db7d92d089905c3ea0f8c015cda8eb_l3.svg" style="height:31px; width:191px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ N = 200 \; N - 30 \; N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5fba4e5c7ba28925e0aa297b5279ef47_l3.svg" style="height:11px; width:121px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ N = 170 \; N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7d4105882b936ef4aa52a05bba3fe523_l3.svg" style="height:12px; width:71px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Baca :
Dinamika 2 Gaya Gesek
Gaya Gesek Statis
alt="\[ f_{s} = \mu_{s} \cdot N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a3f70ff94bf3070daffcadf292575279_l3.svg" style="height:14px; width:71px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ f_{s} = 0,4 \cdot 170 N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-948320d3b3dd0261a74b3c3f5fbb2fd6_l3.svg" style="height:14px; width:98px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ f_{s} = 68 \; N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1d1f32496ee1808a068857341149284c_l3.svg" style="height:14px; width:64px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Gaya Tarik Arah Horizontal
alt="\[ F = F cos 30^{o} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ddd712830c501c858ae43279b3dd2b27_l3.svg" style="height:11px; width:82px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F = 60 N \cdot \frac{1}{2} \sqrt{3} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-97a12da298c314de04223518880d38f0_l3.svg" style="height:31px; width:100px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F = 30 \sqrt{3} \; N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-afe4f75f4004e4c1b5919525cca65025_l3.svg" style="height:15px; width:82px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Karena F < alt="f_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b5c3c9da7aa928842a9ce4c5d48c53f_l3.svg" style="height:14px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> maka benda masih dalam keadaan diam. Oleh karena itu gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis sebesar alt="f_{s}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b5c3c9da7aa928842a9ce4c5d48c53f_l3.svg" style="height:14px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = 68 N.
Jawaban: A
Contoh Soal Gaya Gesek 2
Perhatikan gambar dibawah!
alt="Contoh soal gaya gesek 2" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2018/07/Contoh-soal-gaya-gesek-2.jpg" style="height:226px; width:261px" />
Jika koefisien gesek kinetis antara kotak A dengan meja adalah 0,2 N maka percepatan sistem tersebut …. (g = 10 alt="m/s^{2}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2acd6c454fde63c68f7e4985da3682c9_l3.svg" style="height:17px; width:33px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />)
A. 10 alt="m/s^{2}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2acd6c454fde63c68f7e4985da3682c9_l3.svg" style="height:17px; width:33px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
B. 8 alt="m/s^{2}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2acd6c454fde63c68f7e4985da3682c9_l3.svg" style="height:17px; width:33px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
C. 6 alt="m/s^{2}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2acd6c454fde63c68f7e4985da3682c9_l3.svg" style="height:17px; width:33px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
D. 4 alt="m/s^{2}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2acd6c454fde63c68f7e4985da3682c9_l3.svg" style="height:17px; width:33px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
E. 2 alt="m/s^{2}" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2acd6c454fde63c68f7e4985da3682c9_l3.svg" style="height:17px; width:33px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Pembahasan:
Gaya-gaya yang bekerja pada kedua benda tersebut adalah sebagai berikut.
alt="Gaya-gaya pada gaya gesek" src="https://idschool.net/wp-content/uploads/2018/07/Gaya-gaya-pada-gaya-gesek.jpg" style="height:307px; width:442px" />
Gaya normal kotak A:
alt="\[ F_{N} = m_{A} \cdot g \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8f2728efc22f29ad64bb809a055e3fad_l3.svg" style="height:14px; width:79px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F_{N} = 3 \; kg \cdot 10 \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cc3232a0b9b7462667e19bc7bf54ccfa_l3.svg" style="height:14px; width:91px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F_{N} = 30 N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-82a84177a7294bacde5718fcd6d2054e_l3.svg" style="height:13px; width:67px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Gaya gesek kinetis yang bekerja pada kotak A:
alt="\[ f_{k} = \mu_{k} \cdot F_{N} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-96d9f7ac90a207df78fe13a27c72b7c1_l3.svg" style="height:14px; width:78px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ f_{k} = 0,2 \cdot 30 \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bb1ef6ba7d739c99b1f8ddc0341a503e_l3.svg" style="height:14px; width:79px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ f_{k} = 6 \; N \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-882a3ae5ca1d205b038f9b24aeaf5cde_l3.svg" style="height:14px; width:58px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Berdasarkan Hukum Newton II, pada kotak A dapat diperoleh:
alt="\[ \Sigma F_{A} = m_{A} \cdot a \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8d976f63eefe68c77126a2703f17137a_l3.svg" style="height:13px; width:88px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ T - f_{k} = m_{A} \cdot a \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d84876ad9549be011fa13e0eca091046_l3.svg" style="height:14px; width:102px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ T = m_{A} \cdot a + f_{k} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-26beb9028b74580a5116784ffdf30f7c_l3.svg" style="height:14px; width:101px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Masih berdasarkan Hukum Newton II, pada kotak B dapat diperoleh:
alt="\[ \Sigma F_{B} = m_{B} \cdot a \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0123631e8c096b06d050529c4b656b3e_l3.svg" style="height:13px; width:90px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ m_{B} \cdot g - T = m_{B} \cdot a \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b5d76675c106a3e3fae126beeae4055f_l3.svg" style="height:14px; width:130px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ m_{B} \cdot g - \left( m_{A} \cdot a + f_{k} \right)= m_{B} \cdot a \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bf7db854bb2f522438b06d7302fc466b_l3.svg" style="height:16px; width:202px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ m_{B} \cdot g - m_{A} \cdot a - f_{k} = m_{B} \cdot a \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ccc5549a6facdd548b34b2257ca65d23_l3.svg" style="height:14px; width:190px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ m_{B} \cdot g - f_{k} = m_{B} \cdot a + m_{A} \cdot a \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-caf0563f964349b5559bcd24d6f2dbe3_l3.svg" style="height:14px; width:190px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ m_{B} \cdot g - f_{k} = a \left( m_{B} + m_{A} \right) \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2c8c7130bac83407c8c44e50343b5f5d_l3.svg" style="height:16px; width:175px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ a = \frac{m_{B} \cdot g - f_{k}}{\left( m_{B} + m_{A} \right)} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9913eb3af1a75a78c5e4c4deff28967b_l3.svg" style="height:35px; width:103px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ a = \frac{2 \; kg \cdot 10 }{\left( 2 \; kg + 3 \; kg \right)} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-26d9d25b1ca8b69d5b637e2b5ff9b470_l3.svg" style="height:35px; width:112px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ a = \frac{2 \; kg \cdot 10 \; m/s^{2}}{ 5 \; kg } \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-542acd319d9828dd6e8d043e154cee6a_l3.svg" style="height:36px; width:119px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ a = \frac{20 \; kg \cdot m/s^{2}}{5 \; kg} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0cea54e464b66e4f0f1fb3384a7a8158_l3.svg" style="height:36px; width:107px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ a = 4 m/s^{2} \]" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-04947cd80b435270948c26aa7a6e5454_l3.svg" style="height:18px; width:67px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Jadi, percepatan yang dialami kotak A sebesar 4 alt="m/s^2" src="https://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-11fbbf0e877a2ccb270eb3b2b7d23984_l3.svg" style="height:17px; width:33px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> ke kanan dan kotak B ke bawah.
Jawaban:
Demikianlah tadi ulasan mengenai gaya gesek, meliputi gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Dilengkapi dengan contoh soal gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis, lengkap beserta dengan pembahasannya. Terimakasih, semoga bermanfaat.