Gaya Gesek: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

By | July 5, 2018

Gaya Gesek Statis (GGS) dan Gaya Gesek Kinetis (GGK) – Pengendara sepeda melakukan pengereman sehingga ia dapat 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.

Gaya Gesek

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 dan Kerugian Gaya Gesek

Gaya gesek dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari – hari. Meskipun memiliki keuntungan, gaya gesek juga dapat menimbulkan kerugian. Berikut ini adalah keuntungan dan kerugian yang dapat timbul akibat dengan adanya gaya gesek.

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.

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.

Baca Juga: Sistem Katrol Sederhana pada Bidang Datar

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 fs 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 bergerak adalah sebagai berikut.

Rumus Gaya Gesek Statis

Keterangan:

  • fs = gaya gesek statis (N)
  • µs = 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.

Baca Juga: Hukum Pascal dalam Kehidupan Sehari – Hari

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:

  • fk = gaya gesek kinetis (N)
  • µk = 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

Untuk mengukur pemahaman materi gaya gesek ini coba latih dengan mengerjakan soal. Simak contoh soal – contoh soal terkait materi gaya gesek di bawah.

Contoh 1 :Soal Gaya Gesek

Sebuah balok 20 kg diam di atas lantai datar. Koefisien gesekan statis µs = 0,4 dan koefisien gesekan kinetis µk = 0,3. Balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 60 N dan membentuk sudut 60o terhadap arah mendatar.

Gaya gesek yang bekerja pada balok adalah ….
A. fs = 68 N
B.   fs = 34 N
C.   fs = 17 N
D.   fk = 68 N
E.   fk = 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 ∑Y = 0.

Menghitung Gaya Normal:

N + F • sin 30o – w = 0
N = w – F • sin 30o
N = m • g – F • sin 30o
N = 20 kg • 10 m/s2 – 60 N • 0,5
N = 200 N – 30 N = 170

Gaya Gesek Statis:

fs = µs • N
fs = 0,4 • 170 N
fs = 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 < fs maka benda masih dalam keadaan diam. Oleh karena itu gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis sebesar fs = 68 N.

Jawaban: A

Baca Juga: Sistem Katrol Sederhana pada Bidang Miring

Contoh 2: Soal Gaya Gesek

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/s2)

A. 10 m/s2
B. 8 m/s2
C. 6 m/s2
D. 4 m/s2
E. 2 m/s2

Pembahasan:

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

Gaya-gaya pada gaya gesek

Gaya normal kotak A:

FN = mA • g
FN = 3 kg • 10
FN = 30 N

Gaya gesek kinetis yang bekerja pada kotak A:

fk = µk • FN
fk = 0,2 • 30
fk = 6 N

Berdasarkan Hukum Newton II, pada kotak A dapat diperoleh:

∑FA = mA • a
T – fk = mA • a
T = mA • a + fk

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/s2 ke kanan dan kotak B ke bawah.

Jawaban: D

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 telah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Kumpulan Rumus pada Gerak Melingkar Beraturan

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.