GAYA GESEK

Gaya Gesek adalah gaya yang berlawanan arah dengan arah gerak benda. Gaya ini terjadi karena sentuhan benda dengan bidang lintasan akan membuat gesekan antara keduanya saat benda akan mulai bergerak hingga benda bergerak. Besarnya gaya ini ditentukan berdasarkan kekasaran permukaan kedua bidang yang bersentuhan, jadi semakin kasar permukaan suatu bidang maka nilai gaya geseknya akan semakin besar.

Terdapat dua jenis gaya gesek yaitu Gaya Gesek Statis dan Kinetis. Berikut dijelaskan lebih lanjut.

Gaya Gesek Statis (GGS)

Gaya Gesek Statis adalah gaya yang bekerja saat benda diam hingga tepat saat benda akan bergerak. Sebagai contoh, GGS dapat mencegah kamu untuk tergelincir dari tempat kamu berpijak. GGS juga dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring.

Besar GGS merupakan hasil perkalian antara koefisien gesek statis dengan gaya normal benda. Koefisien gesek merupakan besaran yang bergantung pada kekasaran kedua permukaan bidang yang bersentuhan. Koefisien gesek statis dinotasikan dengan .

Persamaan GGS:

.

[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Perhatikan gambar diatas untuk melihat arah-arah gaya. Karena setiap benda yang diam hingga tepat akan bergerak memiliki nilai GGS, maka benda tidak akan bergerak jika gaya yang diberikan lebih kecil dari nilai GGS (karena arah gaya yang diberikan dengan arah gaya gesek selalu berlawanan). Jadi, benda akan dapat bergerak jika gaya yang diberikan lebih besar dari nilai GGS.

benda tetap diam.

benda mulai bergerak

Gaya Gesek Kinetis (GGK)

Gaya gesek kinetis adalah gaya yang bekerja saat benda bergerak. Saat benda diam hingga tepat akan bergerak, gaya yang berkerja adalah GGS. Lalu, saat benda mulai bergerak maka gaya yang bekerja adalah GGK. Jika tidak terdapat GGK, maka suatu benda yang diberi gaya akan selalu melaju dan tidak akan berhenti karena tidak ada gaya gesek yang melambatkannnya, seperti di luar angkasa.

Sama seperti GGS, nilai GGK merupakan hasil perkalian antara koefisien geseknya dengan gaya normal benda. Koefisien gesek kinetis dinotasikan dengan . Biasanya, nilai koefisien gesek kinetis selalu lebih kecil dari koefisien gesek statis untuk material yang sama.

Persamaan GGK:

.

.

Contoh Soal Gaya Gesek dan Pembahasan

Soal 1:

Sebuah kotak seberat 10 kg ditarik sepanjang bidang datar dengan gaya sebesar 40 N yang membentuk sudut . Koefisien gesek statis dan kinetis nilainya berturut-turut sebesar 0,4 dan 0,3. Hitunglah percepatannya.

Pembahasan:

Gambarkan terlebih dahulu gaya-gaya yang bekerja pada box tersebut. Perhatikan gambar dibawah ini.

[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Kemudian kita identifikasi komponen-komponen yang diketahui,

.

memiliki komponen vertikal dan horizontal:

Lalu, kita dapat mencari gaya normalnya yang dinotasikan dengan ataupun N,

 (karena benda tidak bergerak secara vertikal, maka  ).

.

Agar kita mengetahui apakah benda tersebut dapat bergerak atau tidak, maka kita hitung nilai GGSnya:

.

, maka benda bergerak.

Kita tentukan GGK yang bekerja:

.

Lalu, dapat kita cari percepatannya:

.

.

Jadi, percepatan yang dialami benda sebesar .

Jika tidak terdapat gaya gesek, percepatannya pasti akan lebih besar.

Soal 2

Perhatikan gambar dibawah. Koefisien gesek kinetis antara kotak A dengan meja nilainya sebesar 0,2. Tentukan percepatan sistem tersebut.

[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Pembahasan:

Berikut arah komponen-komponen gaya dari kedua benda,

[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Gaya normal kotak A sebesar:

.

Gaya gesek kinetis yang bekerja pada kotak A sebesar:

.

Gaya tegang tali dinotasikan dengan T ataupun 

Persamaan Hukum kedua Newton pada kotak A dapat ditullis dengan:

.

Persamaan Hukum kedua Newton pada kotak B dapat ditulis dengan:

.

    (disubstitusikan dengan persamaan kotak A).

Kita dapat mencari nilai sebesar:

.

.

Jadi, percepatan yang dialami kotak A sebesar  ke kanan dan kotak B ke bawah.

Kita juga dapat mencari gaya tegang tali sebesar:

.