Gaya Gesek
Gaya gesek teramati hampir pada setiap sistem mekanik. Gaya gesek bisa memberikan keuntungan, misalnya gaya gesek antara sepatu dan lantai sehingga tidak terpeleset, atau antara roda dan rem sehingga kendaraan dapat dihentikan.
Adapun gaya gesek yang merugikan, misalnya gaya gesek pada piston-piston mesin yang menghasilkan panas. Sehingga total gesekannya tidak dapat dihilangkan 100%, dapat diminimalisasi dengan memberikan pelumas.
1. Gaya gesek pada benda diatas bidang datar.
Sebuah benda berada di atas bidang datar yang kasar dan ditarik dengan gaya F seperti pada gambar:
Gaya gesek bernilai negatif karena arahnya selalu berlawanan arah dengan gerak benda. Gaya-gaya dalam arah vertikal terdapat dua buah gaya yaitu gaya normal dan gaya berat. karena tidak terdapat gerakan dalam arah vertikal maka berlaku hukum 1 Newton
F = 0
N - w = 0
N = w
besar gaya gesek berbanding lurus dengan besar koefisien gesekan permukaan bidang datar dan dirumuskan sebagai
Sekarang lakukan analisis pada gaya gaya pada arah horizontal. Karena benda bergerak dalam arah horizontal, maka berlaku hukum 2 Newton. Besar resultan gaya dalam arah horizontal yang bekerja pada benda sebanding dengan percepatan yang dialami oleh benda tersebut, dapat ditulis
(arah gaya gesek berlawanan dengan arah gaya F)
Sehingga persamaan yang dapat diperoleh percepatan dialami oleh benda adalah
Contoh Soal:
Sebuah benda bermassa 10 kg di atas bidang datar yang kasar, lalu ditarik dengan gaya 80 N , sehingga mengalami percepatan sebesar 2 m/s². Berapakah besar koefisien gesek permukaan bidang datar terhadap benda?
Diketahui:
m = 10 kg
F = 80 N
a = 2 m/s²
Ditanyakan:
Penyelesaian:
2. Gaya gesek pada benda diatas bidang miring
Terdapat kasus lain yaitu benda diletakkan diatas bidang miring yang kasar. Bidang miring tersebut memiliki kemiringan sebesar 0 terhadap bidang datar seperti pada gambar berikut.
pada gambar diatas benda dapat bergerak meluncur sepanjang bidang miring karena komponen gaya berat dalam arah gerak benda lebih besar daripada gaya gesek. Jika benda dalam keadaan diam pada bidang miring, berarti gaya gesek lebih besar atau sama dengan gaya berat ini. dalam kasus ini kita berusaha menganalisis kondisi benda dalam kondisi diam diatas bidang miring, kemudian menghitung nilai sudut bidang miring maksimum agar benda tetap diam (jika sudut bidang miring berupa, maka kemungkinan benda akan bergerak).
Contoh Soal:
Sebuah benda bermassa m terletak diatas bidang miring yang kasar dengan sudut kemiringan 45°. Berapakah besar koefisien gesek permukaan bidang miring tersebut akar benda tidak tergelincir?
Soal Latihan:
Sebuah benda bermassa 20 kg di atas bidang datar yang kasar ditarik dengan gaya 60 N, sehingga mengalami percepatan 2 m/s². Berapakah besar koefisien gesek permukaan bidang datar tersebut?