999 +
0
325
0
Gaya Gesek: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal
5 months 'ago'

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:

  1. Ban kendaraan (sepeda, sepeda motor, mobil, dsb) dibuat beralur untuk memperbesar gaya gesek ban dengan jalan agar dapat laju kendaraan dapat dikendalikan.
  2. Gesekan udara dengan parasut dimanfaatkan oleh penerjun payung agar dapat sampai daratan dengan selamat.
  3. 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:

  1. Ban pada kendaraan dapat menjadi lebih halus sehingga perlu diganti secara berkala.
  2. Gesekan antara bagian-bagian mesin kendaraan mengakibatkan mesin menjadi aus. Sehingga perlu penggantian mesin yang rusak.
  3. 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 f_{s} dengan persamaan seperti di bawah.

Gaya gesek statis

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.

Rumus Gaya Gesek Statis

Keterangan:

f_{s} = gaya gesek statis (N)
\mu_{s} = 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 f_{k}.

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 \mu_k. 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.

Rumus Gaya Gesek Kinetis

Keterangan:

f_{k} = gaya gesek kinetis (N)
\mu_{k} = 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 \mu_{s} = 0,4 dan koefisien gesekan kinetis \mu_{k} = 0,3. Balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 60 N dan membentuk sudut 60^{o} terhadap arah mendatar. Gaya gesek yang bekerja pada balok adalah ….

A.       f_{s} = 68 N
B.       f_{s} = 34 N
C.       f_{s} = 17 N
D.       f_{k} = 68 N
E.       f_{k} = 34 N

Pembahasan:

Berdasarkan ilustrasi pada soal, dapat diperoleh gambar seperti di bawah.

Contoh soal gaya gesek

Gaya-gaya yang bekerja pada benda diperlihatkan pada gambar di atas.

Pada sumbu vertikal tidak ada gerak, sehingga,

  \[ \Sigma Y = 0 \]

Menghitung Gaya Normal

  \[ N + F \cdot sin 30^{o} - w = 0 \]

  \[ N = w - F \cdot sin 30^{o} \]

  \[ N = m \cdot g - F \cdot sin 30^{o} \]

  \[ N = 20 kg \cdot 10 m/s^{2} - 60 \; N \cdot \frac{1}{2} \]

  \[ N = 200 \; N - 30 \; N \]

  \[ N = 170 \; N \]

Gaya Gesek Statis

  \[ f_{s} = \mu_{s} \cdot N \]

  \[ f_{s} = 0,4 \cdot 170 N \]

  \[ f_{s} = 68 \; N \]

Gaya Tarik Arah Horizontal

  \[ F = F cos 30^{o} \]

  \[ F = 60 N \cdot \frac{1}{2} \sqrt{3} \]

  \[ F = 30 \sqrt{3} \; N \]

Karena F < f_{s} maka benda masih dalam keadaan diam. Oleh karena itu gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis sebesar f_{s} = 68 N.

Jawaban: A

Contoh Soal Gaya Gesek 2

Perhatikan gambar dibawah!

Contoh soal gaya gesek 2

Jika koefisien gesek kinetis antara kotak A dengan meja adalah 0,2 N maka percepatan sistem tersebut …. (g = 10 m/s^{2})

A.       10 m/s^{2}
B.       8 m/s^{2}
C.       6 m/s^{2}
D.       4 m/s^{2}
E.       2 m/s^{2}

Pembahasan:

Gaya-gaya yang bekerja pada kedua benda tersebut adalah sebagai berikut.

Gaya-gaya pada gaya gesek

Gaya normal kotak A:

  \[ F_{N} = m_{A} \cdot g \]

  \[ F_{N} = 3 \; kg \cdot 10 \]

  \[ F_{N} = 30 N \]

Gaya gesek kinetis yang bekerja pada kotak A:

  \[ f_{k} = \mu_{k} \cdot F_{N} \]

  \[ f_{k} = 0,2 \cdot 30 \]

  \[ f_{k} = 6 \; N \]

Berdasarkan Hukum Newton II, pada kotak A dapat diperoleh:

  \[ \Sigma F_{A} = m_{A} \cdot a \]

  \[ T - f_{k} = m_{A} \cdot a \]

  \[ T = m_{A} \cdot a + f_{k} \]

Masih berdasarkan Hukum Newton II, pada kotak B dapat diperoleh:

  \[ \Sigma F_{B} = m_{B} \cdot a \]

  \[ m_{B} \cdot g - T = m_{B} \cdot a \]

  \[ m_{B} \cdot g - \left( m_{A} \cdot a + f_{k} \right)= m_{B} \cdot a \]

  \[ m_{B} \cdot g - m_{A} \cdot a - f_{k} = m_{B} \cdot a \]

  \[ m_{B} \cdot g - f_{k} = m_{B} \cdot a + m_{A} \cdot a \]

  \[ m_{B} \cdot g - f_{k} = a \left( m_{B} + m_{A} \right) \]

  \[ a = \frac{m_{B} \cdot g - f_{k}}{\left( m_{B} + m_{A} \right)} \]

  \[ a = \frac{2 \; kg \cdot 10 }{\left( 2 \; kg + 3 \; kg \right)} \]

  \[ a = \frac{2 \; kg \cdot 10  \; m/s^{2}}{ 5 \; kg } \]

  \[ a = \frac{20  \; kg \cdot m/s^{2}}{5 \; kg} \]

  \[ a = 4 m/s^{2} \]

Jadi, percepatan yang dialami kotak A sebesar 4 m/s^2 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.

Follow Us On :
Ranking
Lencana
Kongkow