Pengertian Gaya Gesek, Energi, dan Jenis Gaya Gesek

Posted on

Pengertian Gaya Gesek, Energi, dan Jenis Gaya Gesek – Kata gesekan mungkin sering kita dengar dalam kehidupan sehari-hari, namun apa sih pengertian gaya gesekan dalam ilmu fisika. Yuk simak pembahasannya di bawah ini

Apa itu gesekan/gaya gesek?

Gesekan adalah hambatan gerak ketika satu objek bergesekan dengan yang lain. Setiap kali dua objek bersentuhan satu sama lain, mereka menyebabkan gesekan. Gesekan bekerja dengan proses melawan gerakan dan bertindak berlawanan arah.

Gesekan dan Energi

Saat satu objek bergeser ke benda lain, benda itu mulai melambat karena gesekan. Ini berarti benda tersebut telah kehilangan energi. Namun, energi itu tidak hilang melainkan berubah dari energi yang bergerak (juga disebut energi kinetik) menjadi energi panas. Ini sebabnya jika kamu menggosok tangan ketika dingin lama-kelamaan akan terasa hangat. Dengan menggosok mereka bersama-sama kita menghasilkan gesekan dan oleh karena itu, panas tercipta.

Pengertian Gaya Gesek, Energi, dan Jenis Gaya Gesek
Contoh Benda yang Mengalami Gaya Gesek | MasterIPA.com
Gaya gesek F  mendorong kembali ke blok.
N = Gaya normal
W = gaya berat

Mengurangi Gesekan

Dalam beberapa kasus kita ingin mencegah gesekan sehingga lebih mudah untuk bergerak. Contoh bagusnya adalah bola atau roda. Mereka berguling untuk membantu mengurangi gesekan. Cara lain untuk mengurangi gesekan adalah dengan pelumas seperti lemak atau minyak. Mesin menggunakan oli untuk mengurangi gesekan dan keausan sehingga mereka dapat bertahan lebih lama.

Cara lain untuk mengurangi gesekan adalah mengubah jenis material yang bersentuhan satu sama lain. Misalnya, kontak es dengan baja akan menghasilkan lebih sedikit gesekan, sedangkan karet pada beton memperbesar gesekan. Inilah sebabnya mengapa sepatu es meluncur begitu mudah di atas es, tetapi Anda tidak terpeleset ketika memakai sepatu karet di trotoar. Bahan-bahan yang berbeda ini dikatakan memiliki “koefisien gesekan” yang berbeda.

Kegunaan Gesekan

Gesekan juga sangat membantu kita. Kita semua hanya akan meluncur keman-mana jika tidak ada gaya gesekan untuk membuat kita tetap stabil. Gesekan digunakan dalam rem mobil, ketika kita berjalan atau mendaki bukit, membuat api, bermain ski menuruni bukit, dan banyak lagi.

Jenis-Jenis Gaya Gesek

  • Gesekan Kering – Ini yang sering kita bicarakan di sini. Gesekan kering terjadi ketika dua benda padat saling bersentuhan. Jika mereka tidak bergerak, itu disebut gesekan statis. Jika mereka bergerak, itu disebut gesekan kinetik atau geser.
  • Gesekan Fluida – Gesekan fluida melibatkan cairan atau udara. Hambatan udara pada pesawat atau hambatan air di kapal adalah gesekan fuida.
  • Gesekan Putaran – Gesekan putaran terjadi ketika permukaan bulat berguling di atas permukaan datar, seperti bola atau roda.

Rumus Gesekan Statis

Gesekan statis adalah gaya yang membuat objek diam. Begitu sebuah objek bergerak, ia mengalami gesekan kinetik. Jika sejumlah kecil gaya diterapkan ke suatu objek, gesekan statis memiliki besaran yang sama dalam arah yang berlawanan. Jika gaya meningkat, pada titik tertentu nilai gesekan statik maksimum akan tercapai, dan objek akan bergerak. Koefisien gesekan statis diberikan huruf Yunani “mu” (μ), dengan subscript “s”. Gaya maksimum gesekan statis = μ s kali gaya normal pada objek.

Gaya gesekan statis ≤ (koefisien gesekan statis) (gaya normal) gaya maksimum gesekan statis = (koefisien gesekan statis) (gaya normal)

F s ≤ μ s , dan F s max = μ s η

atau

Fs = μ

(yang umum digunakan dalam buku-buku di Indonesia)

Keterangan: 

F s = kekuatan gesekan statis (N)

μ s = koefisien gesekan statis

η = gaya normal (huruf Yunani “eta”)

berarti “kurang dari atau sama dengan”

F s max = gaya maksimum gesekan statis

Contoh Soal Gesekan Statis:

1) Gaya 5500 N diterapkan pada kereta luncur penuh kayu bakar di hutan yang tertutup salju. Kereta luncur memiliki koefisien gesekan statis μ s = 0,75 dengan salju. Jika kereta luncur bermuatan penuh memiliki massa 700 kg, berapa kekuatan maksimum gesekan statis, dan apakah gaya 5500 N cukup untuk membuatnya bergerak?

Jawaban:

Pada permukaan yang datar, gaya normal pada suatu objek adalah η = mg . Dengan menggunakan ini, kekuatan maksimum gesekan statis dapat ditemukan:

F s max = μs η

F s max  = μ s mg

F s max = (0,75) (700 kg) (9,8 m / (s 2 ))

F s max = 5145 kg ∙ m / s 2

F s max = 5145 N

Gaya maksimum gesekan statis adalah 5145 N, dan oleh karena itu gaya yang diterapkan sebesar 5500 N cukup untuk mengatasinya dan mulai menggerakkan kereta luncur.

2) Seseorang yang membangun mesin pembuat batu bata ingin mengukur koefisien gesekan statis antara bata dan kayu. Untuk melakukan ini, dia menempatkan bata 2 kg pada sepotong kayu datar, dan secara bertahap menerapkan lebih banyak gaya sampai batu bata bergerak. Dia menemukan fakta bahwa batu bata bergerak ketika tepat 11,8 N gaya diterapkan. Berapakah koefisien gesekan statisnya?

Jawabannya:

Kekuatan yang diterapkan persis jumlah yang tepat untuk mengatasi gesekan statis, sehingga sama dengan F s max . Pada permukaan yang rata, gaya normal pada suatu objek adalah η = mg . Koefisien gesekan statis dapat ditentukan dengan menata ulang rumus untuk gaya maksimum gesekan statis:

μ s = 0,6020 …

Berikan jawaban dengan tiga angka pentiing, untuk mencocokkan angka-angka lain dalam persamaan:

μ s ≈ 0,602

Sehingga koefisien gesekan statis antara bata dan kayu menjadi 0,602.

Rumus Gesekan Kinetik

Gesekan kinetik adalah gaya yang bekerja di antara permukaan bergerak. Sebuah objek yang sedang dipindahkan di atas permukaan akan mengalami gaya ke arah yang berlawanan dengan gerakannya. Besarnya gaya tergantung pada koefisien gesekan kinetik antara dua jenis material. Setiap kombinasi berbeda. Koefisien gesekan kinetik diberikan pada huruf Yunani “mu” ( μ ), dengan subscript ” k “. Gaya gesekan kinetik adalah μk kali gaya normal pada suatu objek, dan dinyatakan dalam satuan Newton (N).

Gaya gesekan kinetik = (koefisien gesekan kinetik) (gaya normal)

Fk = μk η

atau

Fk = μk  N

(yang umum digunakan dalam buku-buku di Indonesia)

Keterangan: 

F k = Gaya gesekan kinetik (N)

μ k = koefisien gesekan kinetik

η = gaya normal (huruf Yunani “eta”)

Contoh Soal Gesekan Kinetik:

1) Seorang pekerja di ruang stok mendorong kotak kardus besar melintasi lantai. Koefisien gesekan kinetik adalah μk = 0,520. Kotak kardus ini memiliki massa 75 kg , dan pekerja mengerahkan gaya 400 N ke depan. Berapa besar gaya gesekan, dan berapa gaya total yang memindahkan kotak itu?

Jawaban :

Pada permukaan yang datar, gaya normal pada suatu objek adalah η = mg . Dengan menggunakan ini, rumus dapat digunakan untuk menemukan gaya gesekan:

k = μk η

F k = μk mg

F k = (0,520) (75,0 kg) (9,80 m / s 2 )

F k = 382,2 kg ∙ m / s 2

F k = 382,2 N

Gaya gesekan kinetik yang bertindak berlawanan arah dengan gerakan kotak adalah 382,2 N. Gaya total yang bekerja pada kotak adalah jumlah seluruh gaya-gaya. Dua gaya yang perlu dipertimbangkan adalah gaya gesekan kinetik yang bertindak berlawanan arah dengan gerakan kotak, dan gaya yang diberikan oleh pekerja sebesar 400 N maju. Jika kita mendefinisikan “maju” sebagai arah positif, gaya total adalah:

F total = F pekerja – F k

F total = 400,0 N -3 82,2 N

F total = 17,8 N

Gaya total yang bekerja pada kotak adalah 17,8 N ke depan.

2) Seorang wanita sedang bermain ski menuruni bukit yang tertutup salju. Koefisien gesekan kinetik antara ski dan salju adalah μk = 0,0800. Bukit berada pada sudut 60.0 ° dari horizontal. Massa pemain ski itu adalah 55,00 kg . Berapa besar kekuatan gesekan kinetik, dan berapa gaya total di sepanjang arah gerak pemain ski?

Jawaban:

Pada permukaan yang datar, gaya normal pada suatu objek adalah η = mg . Pada permukaan yang pada sudut relatif terhadap sumbu horizontal, Gaya total akibat gravitasi, F = mg , harus dipecah menjadi komponen. Gaya normal adalah komponen yang tegak lurus terhadap permukaan miring, dan gaya yang tersisa sejajar dengan permukaan miring.

Gaya normal adalah η = mg cosθ , dan komponen gaya yang tersisa adalah F = mg sinθ . Dengan menggunakan ini, rumus dapat digunakan untuk menemukan besarnya gaya gesekan kinetik:

Fk = μk η

F k = μ k mg cosθ

F k = (0,0800) (55,00 kg ) (9,80 m / s 2 ) cos (60 °)

F k = 21,6 kg ∙ m / s 2

F k = 21,6 N

Gaya gesekan kinetik menentang gerak pemain ski. Gaya yang menggerakkan pemain ski menuruni bukit adalah komponen kekuatan gravitasi yang tersisa, F θ = mg sinθ. Gaya ini adalah:

F = mg sinθ

F = (55,0 kg ) (9,80 m / s 2 ) dosa (60 °)

F = 466,8 kg ∙ m / s 2

F = 466,8 N

Gaya total yang bekerja pada pemain ski adalah jumlah total Gaya. Dua Gaya yang perlu dipertimbangkan adalah gaya yang mengarah ke bawah bukit dan gaya gesekan kinetik yang diarahkan ke atas bukit. Jika kita mendefinisikan arah positif seperti menuruni bukit, yang merupakan arah gerak pemain ski, gaya totalnya adalah:

Ftotal = F- Fk

F total= 466,8 N -21,6 N

F total = 445,2 N

Gaya total yang bekerja pada pemain ski adalah 445,2 N

Fakta menyenangkan tentang Gesekan

  • Meskipun roda sangat bagus untuk mengurangi gesekan, mereka tidak bisa berputar tanpa gesekan.
  • Akan sangat sulit hanya untuk berdiri tanpa gesekan.
  • Gesekan dapat menghasilkan listrik statis.
  • Semakin keras dua permukaan ditekan bersama, semakin banyak kekuatan yang dibutuhkan untuk mengatasi gesekan dan membuat mereka meluncur.
  • Gesekan fluida banyak digunakan di water park sehingga kita bisa meluncur dengan lancar dan cepat turun melalui seluncuran air

Leave a Reply

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