Gaya Gesek: Gaya Gesek Statis Dan Kinetis

Pengantar

Pernahkah anda jatuh terpeleset lantaran menginjak sesuatu yang licin? bila belum, silahkan mencoba kita sanggup terpeleset ketika menginjakkan kaki pada sesuatu yang licin lantaran tidak ada gaya gesek yang bekerja. Tanpa gaya gesek, kita tidak akan sanggup berjalan, roda sepeda motor atau kendaraan beroda empat juga tidak akan sanggup berputar, demikian juga pesawat terbang akan selalu tergelincir. 

Masa sih? isu di televisi dan surat kabar yang menyampaikan bahwa pesawat terbang tergelincir merupakan salah satu bukti, demikian juga ketika anda terpeleset dan jatuh sambil tertawa. Kehidupan kita sehari-hari tidak terlepas dari bantuan gaya gesekan, walaupun terkadang tidak kita sadari. 

Pada kesempatan ini Fisika Asyik akan membantu anda untuk mengenal lebih jauh Gaya Gesekan. Dalam pembahasan mengenai aturan Newton, kita akan selalu berafiliasi dengan gaya gesekan. Oleh lantaran itu, pahamilah konsep Gaya Gesekan dengan baik sehingga anda sanggup memahami Hukum Newton dengan lebih mudah. Selamat belajar, semoga sukses…

KONSEP GAYA GESEKAN

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 ukiran antara benda tersebut dengan udara. Demikian juga ketika bergerak di dalam air. Gaya ukiran juga selalu terjadi antara permukaan benda padat yang bersentuhan, sekalipun benda tersebut sangat licin. Permukaan benda yang sangat licin pun bahu-membahu sangat bergairah dalam skala mikroskopis. 

Ketika kita mencoba menggerakan sebuah benda, tonjolan-tonjolan miskroskopis ini mengganggu gerak tersebut. Sebagai tambahan, pada tingkat atom (ingat bahwa semua materi tersusun dari atom-atom), sebuah tonjolan pada permukaan menimbulkan atom-atom sangat akrab dengan permukaan lainnya, sehingga gaya-gaya listrik di antara atom sanggup membentuk ikatan kimia, sebagai penyatu kecil di antara dua permukaan benda yang bergerak. 

Ketika sebuah benda bergerak, contohnya ketika kita mendorong sebuah buku pada permukaan meja, gerakan buku tersebut mengalami kendala dan hasilnya berhenti, lantaran terjadi ukiran antara permukaan bawah buku dengan permukaan meja serta ukiran antara permukaan buku dengan udara, di mana dalam skala miskropis, hal ini terjadi tanggapan pembentukan dan pelepasan ikatan tersebut.

Jika permukaan suatu benda bergeseran dengan permukaan benda lain, masing-masing benda tersebut melaksanakan gaya ukiran antara satu dengan yang lain. Gaya ukiran pada benda yang bergerak selalu berlawanan arah dengan arah gerakan benda tersebut. Selain menghambat gerak benda, ukiran sanggup menjadikan aus dan kerusakan. Hal ini sanggup kita amati pada mesin kendaraan. 

Misalnya ketika kita menawarkan minyak pelumas pada mesin sepeda motor, bahu-membahu kita ingin mengurangi gaya ukiran yang terjadi di dalam mesin. Jika tidak diberi minyak pelumas maka mesin kendaraan kita cepat rusak. Contoh ini merupakan salah satu kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek.

Kita sanggup berjalan lantaran terdapat gaya gesek antara permukaan sandal atau sepatu dengan permukaan tanah. Jika anda tidak biasa memakai bantalan kaki gaya gesek tersebut bekerja antara permukaan bawah kaki dengan permukaan tanah atau lantai. Alas sepatu atau sandal biasanya bergairah / bergerigi alias tidak licin. Para pembuat sepatu dan sandal membuatnya demikian lantaran mereka sudah mengetahui konsep gaya gesekan. 

Demikian juga bantalan sepatu bola yang digunakan oleh pemain sepak bola, yang terdiri dari tonjolan-tonjolan kecil. Apabila bantalan sepatu atau sandal sangat licin, maka anda akan terpeleset ketika berjalan di atas lantai yang licin atau gaya gesek yang bekerja sangat kecil sehingga akan mempersulit gerakan anda. Ini merupakan pola gaya gesek yang menguntungkan.

Ketika sebuah benda berguling di atas suatu permukaan (misalnya roda kendaraan yang berputar atau bola yang berguling di tanah), gaya ukiran tetap ada walaupun lebih kecil dibandingkan dengan ketika benda tersebut meluncur di atas permukaan benda lain. Gaya ukiran yang bekerja pada benda yang berguling di atas permukaan benda lainnya dikenal dengan gaya ukiran rotasi. 

Sedangkan gaya ukiran yang bekerja pada permukaan benda yang meluncur di atas permukaan benda lain (misalnya buku yang didorong di atas permukaan meja) disebut sebagai gaya ukiran translasi. Pada kesempatan ini kita hanya membahas gaya ukiran translasi, yaitu gaya ukiran yang bekerja pada benda padat yang meluncur di atas benda padat lainnya.

artikel terkait:

Pengantar Dinamika Gerak

Hukum Newton I (Hukum Kelembaman)

Hukum Newton II
Hukum Newton III (Hukum Aksi Reaksi)

GAYA GESEK STATIK DAN KINETIK

Lakukanlah percobaan berikut ini untuk menambah pemahaman anda. Letakanlah sebuah balok pada permukaan meja. Ikatlah sebuah neraca pegas (alat untuk mengukur besar gaya) pada sisi depan balok tersebut. Sekarang, tarik pegas perlahan-lahan sambil mengamati perubahan skala pada neraca pegas. Tampak bahwa balok tidak bergerak bila diberikan gaya yang kecil. Balok belum bergerak lantaran gaya tarik yang kita berikan pada balok diimbangi oleh gaya ukiran antara bantalan balok dengan permukaan meja. 

Ketika balok belum bergerak, besarnya gaya ukiran sama dengan gaya tarik yang kita berikan. Jika tarikan kita semakin kuat, terlihat bahwa pada suatu harga tertentu balok mulai bergerak. Pada ketika balok mulai bergerak, gaya yang sama menghasilkan gaya dipercepat. Dengan memperkecil kembali gaya tarik tersebut, kita sanggup menjaga supaya balok bergerak dengan laju tetap; tanpa percepatan. Kita juga sanggup mempercepat gerak balok tersebut dengan menambah gaya tarik.

Gaya ukiran yang bekerja pada dua permukaan benda yang bersentuhan, ketika benda tersebut belum bergerak disebut gaya gesek statik (lambangnya f_s). Gaya gesek statis yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan supaya benda mulai bergerak. Ketika benda telah bergerak, gaya ukiran antara dua permukaan biasanya berkurang sehingga dibutuhkan gaya yang lebih kecil supaya benda bergerak dengan laju tetap. Ketika benda telah bergerak, gaya ukiran masih bekerja pada permukaan benda yang bersentuhan tersebut. 

Gaya ukiran yang bekerja ketika benda bergerak disebut gaya ukiran kinetik (lambangnya f_k) (kinetik berasal dari bahasa yunani yang berarti “bergerak”). Ketika sebuah benda bergerak pada permukaan benda lain, gaya ukiran bekerja berlawanan arah terhadap kecepatan benda. Hasil eksperimen memperlihatkan bahwa pada permukaan benda yang kering tanpa pelumas, besar gaya ukiran sebanding dengan Gaya Normal.

KOOFISIEN GESEKAN STATIK DAN KINETIK

Perhatikan bahwa korelasi antara gaya normal dan gaya ukiran pada persamaan di atas hanya untuk besarnya saja. Arah kedua gaya tersebut selalu saling tegak lurus satu dengan yang lain, sebagaimana diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Berikut ini keterangan untuk gambar di bawah : f_k adalah gaya ukiran kinetik, f_s adalah gaya ukiran statik, F yaitu gaya tarik, N yaitu gaya normal, w yaitu gaya berat, m yaitu massa, g yaitu percepatan gravitasi.

Contoh Soal 1 :

Sebuah buku berada dalam keadaam membisu di atas meja yang permukaannya datar. Koofisien ukiran statik yaitu 0,4 dan koofisien ukiran kinetik yaitu 0,30. Jika massa buku tersebut yaitu 1 kg, berapakah Gaya minimum yang diberikan supaya buku itu mulai bergerak ? anggap saja percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Panduan Jawaban :

Terlebih dahulu kita hitung besar Gaya Normal (N).

N = w = m g = (1 kg) (10 m/s²) = 10 kg m/s² = 10 N.

Setelah memperoleh besar Gaya Normal, selanjutnya kita hitung besar gaya gesek statis (fs).

Besar gaya gesek statis yaitu 4 N. Agar buku sanggup bergerak, maka gaya tarik minimum yang diberikan harus lebih besar dari 4 Newton (agar benda mulai bergerak maka F > fs)

Contoh Soal 2 :

Sebuah balok bermassa 10 kg diletakkan pada bidang miring sebagaimana tampak pada gambar di bawah. Jika sudut yang dibuat antara bidang miring dengan permukaan lantai sebesar 30^o dan koofisien ukiran kinetik yaitu 0,4, berapakah gaya ukiran kinetis yang bekerja pada permukaan balok dan bidang miring ?

Panduan Jawaban

Bagaimana...sudah ada pencerahan? katakan mulai dari kini FISIKA HARUS ASYIK, maka absurd seketika itu juga FISIKA MEMANG ASYIK :) Semoga bermanfaat dan tetap semangat. BRAVO!!!

artikel terkait:

Pengantar Dinamika Gerak

Hukum Newton I (Hukum Kelembaman)

Hukum Newton II

Hukum Newton III (Hukum Aksi Reaksi)

Sumber http://fisikamantabb.blogspot.com

Share this post