Dalam arah manakah gaya gesek selalu bekerja pada sebuah benda yang bergerak pada sebuah permukaan mendatar?

Loading Preview

Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.

Rumus gaya gesek di dalam ilmu fisika biasanya digunakan untuk menghitung koefisien gesekan statis atau kinetis. Materi ini dibahas berbarengan dengan cabang materi lainnya seperti Hukum Newton dan sebagainya.

Gaya bisa berarti suatu dorongan atau tarikan yang akan menggerakkan benda bebas. Gaya erat kaitannya dengan Hukum Newton. Sebab, pada rumus gaya yang berbunyi “massa dikali percepatan” sama dengan Newton. Newton sendiri adalah satuan SI turunan dengan lambang N. Singkatnya, Newton merupakan satuan dari gaya.

Konsep gaya dapat berupa interaksi apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami perubahan gerak. Gaya bisa dibedakan berdasarkan jenisnya. Salah satu jenis gaya yang sering diterapkan pada aktivitas sehari-hari adalah gaya gesek.

Definisi Gaya Gesek

Secara sederhana konsep gaya gesek adalah dipengaruhi oleh dua permukaan benda yang saling bertemu. Gaya gesek merupakan bentuk gaya yang saling berlawanan dengan suatu gerak benda.

Menurut penjelasan yang ada di buku Dunia IPA, disebutkan kalau gaya gesek bisa terjadi karena adanya benda-benda yang saling bersentuhan. Gaya gesek termasuk ke dalam gaya kontak (sentuh) karena melibatkan pertemuan antara satu objek dengan objek lainnya.

Baca Juga

Timbulnya gaya gesek pada benda-benda yang bersentuhan tidak sama besar nilainya. Gaya gesek bisa semakin besar kalau permukaan suatu objek sangat kasar. Hal ini pun berlaku sebaliknya apabila permukaan benda tersebut sangat halus. Artinya, besar kecilnya gaya gesek pada sebuah benda sangat dipengaruhi oleh kasar-licinnya permukaan benda yang bergesekan.

Advertising

Advertising

Mengutip dari buku berjudul IPA Terpadu (Biologi, Kimia, Fisika), definisi lain dari gaya gesek adalah gaya yang melawan gerak benda pada suatu permukaan. Berdasarkan penjelasan ini, setidaknya ada beberapa sifat-sifat gaya gesek yang antara lain meliputi:

1. Rumus gaya gesek tidak bisa menggerakan benda.
2. Besarnya gaya gesek sangat bergantung pada kekasaran dua benda yang bergesekan.
3. Arah gaya gesek selalu berlawanan. Sehingga gaya gesek akan menghambat pergerakan benda.
4. Rumus gaya gesek selalu dipengaruhi arah kecenderungan benda bergerak. Ini mengingat gaya gesek merupakan gaya yang berarah melawan gerak benda.

Contoh gaya gesek yang bisa ditemui di kehidupan sehari-hari contohnya seperti ketika seseorang mendorong sebuah meja. Jika meja tersebut didorong pada permukaan yang begitu kasar, maka gaya geseknya akan semakin besar. Sedangkan, kalau permukaannya halus atau meja itu memiliki roda di bawahnya maka gaya geseknya menjadi lebih kecil.

Jenis-jenis Gaya Gesek

Gaya gesek dan rumus gaya gesek umumnya melibatkan dua permukaan benda yang bersentuhan. Gaya gesek yang melawan atau juga menahan gaya tarik/dorong ini besarannya berbeda-beda.

Di dalam ilmu fisika, yang disebut gaya gesek adalah ketika dua buah benda bersentuhan. Benda atau objek tersebut bisa berbentuk padat, gas, dan cair. Bentuk gaya ini juga merupakan kumpulan akumulasi interaksi mikro antara kedua permukaan yang bersentuhan itu.

Baca Juga

Hingga saat ini ada dua jenis gaya gesek yang diketahui. Pertama adalah gaya gesek kinetis dan kedua yaitu gaya gesek statis. Untuk lebih jelasnya simak penjelasan lengkapnya berikut ini:

Gaya Gesek Kinetis

Secara harfiah yang dimaksud dengan gesekan yang terjadi saat suatu benda bergerak. Contohnya bisa dilihat saat sebuah roda mobil dan motor sedang melaju di jalan raya.

Sejumlah pendapat menyatakan kalau gaya gesek kinetis akan selalu lebih kecil daripada gaya gesek statis. Sebagaimana dijelaskan dalam salah satu artikel di Zenius.com, gaya gesek kinetis bekerja pada benda yang sedang bergerak. Gaya gesek yang bekerja ketika permukaan kontak saling bergeser tentunya sangat berlawanan dengan gaya gesek statis.

 Rumus gaya gesek kinetis dapat dinyatakan seperti ini:

Keterangan:

• fk : besar gaya gesek kinetis (N)
• μk : koefisien gesek kinetis (N)
• N : gaya normal (N)

Jika melihat dari rumus gaya gesek kinetis di atas, nilai gaya gesek jenis ini merupakan hasil perkalian koefisien geseknya dengan gaya normal suatu objek. Seperti dijelaskan sebelumnya, koefisien gesek selalu lebih kecil dari koefisien gesek statis untuk material yang sama.

Gaya Gesek Statis

Gaya gesek statis bekerja pada benda-benda yang diam. Karena bekerja pada benda dalam kondisi diam, besar gaya gesek statis merupakan hasil antara koefisien gesek statis dengan gaya normal benda. Koefisien gesek merupakan besaran yang bergantung pada kekasaran kedua permukaan bidang yang bersentuhan

Pada umumnya, koefisien gaya gesek statis akan lebih besar ketimbang gaya gesek kinetis. Untuk rumus gaya gesek ini bisa dinyatakan sebagai berikut:

Keterangan:

• fs : merupakan besar gaya gesek statis (N)
• μs : koefisien gesek statis (N)
• N : gaya normal (N)

Rumus Gaya Gesek

Dalam buku Gerak dan Gaya (2019) yang ditulis oleh Bayu Sapta Hari, gaya gesek dibedakan menjadi gaya gesek statis dan kinetis. Besarnya dapat dinyatakan oleh rumus gaya gesek sebagai berikut:

Selain uraian di atas berikut rincian tentang rumus gaya gesek statis dan dinamis:

• Gaya gesek statis: fs = μs x N
• Gaya gesek kinetis: fk = μk x N

Contoh Soal dan Cara Menghitung Rumus Gaya Gesek

Setelah memahami rumus gaya gesek, biasanya pembahasan selanjutnya adalah berlatih untuk mengerjakan soal yang berkaitan dengan rumus gaya gesek.

Baca Juga

Mengutip situs Zenius.com dan sumber lainnya, di bawah ini ada beberapa contoh soal rumus gaya gesek:

Contoh soal 1:

Terdapat sebuah balok bermassa 20 kg terletak di atas lantai kasar. Diketahui bahwa μs = 0,6 dan μk = 0,3. Kemudian balok ditarik dengan gaya sebesar 160 N  secara mendatar. Tentukan gaya gesek yang dialami balok!

Cara mengerjakannya:

Diketahui:

m = 20 kg

μs = 0,6

μk = 0,3

F = 160 N

Ditanya: f?

Jawab:

Besar gaya normal (N):

ΣFY = 0

N – w = 0

N = w

N = mg

N = (20)(10)

N = 200 N

Mencari gaya gesek statis:

fs = μs x N

fs = 0,6 x 200

fs = 120 N

Karena F > fs maka balok tersebut bergerak. Maka gaya gesek kinetis nya:

fk = μk x N

fk = (0,3)(200)

fk = 60 N

Gaya gesek yang bekerja pada balok tersebut adalah 60 N.

Contoh soal 2:

Suatu benda bermassa 50 kg berada pada bidang datar. Pada benda, gaya yang bekerja 200 N mendatar. Berapa percepatan pada benda itu kalau bidang itu licin dan bidang kasar dengan koefisien gesek = 0,3 (g = 10 m/s2)?

Cara mengerjakannya:

Diketahui:

m = 50 kg

μ = 0,3

F = 200 N

g = 10 m/s2

Ditanya: percepatan benda jika bidang licin dan percepatan benda jika bidang kasar (μ = 0,3).

Jawab:

Bidang licin

F = m.a maka a = F/m

= 200/50

= 4 m/s

Jadi, percepatan jika bidang licin = 4 m/s2.

Bidang kasar (μ = 0,3)

N = w

= mg

= 50 x 10 = 500 N

Fgesek = μ N

= 0,3 x 500

= 150 N

Ftotal = F – Fgesek

= 200 – 150

= 50 N

a = Ttotal/m

= 50/50

= 1 m/s

Jadi, percepatan jika bidang kasar = 1 m/s2.

Itulah beberapa contoh soal yang bisa dijadikan sebagai referensi. Namun, karena materi rumus gaya gesek berkaitan dengan Hukum Newton dan materi lainnya. Maka ada baiknya secara keseluruhan materi tersebut dipahami serta dipelajari terlebih dahulu.

Manfaat Penerapan Rumus Gaya Gesek di Kehidupan Sehari-hari

Mengutip dari buku Dunia IPA, gaya gesek dapat memberikan manfaat dan kerugian dalam kehidupan sehari-hari. Manfaat penerapan rumus gaya gesek yang kita peroleh misalnya menghasilkan panas, daya kikis, dan daya hambat. Sementara kerugiannya dapat menimbulkan kerusakan pada bagian-bagian mesin dan pemborosan energi.

Lebih lanjut berikut manfaat penerapan rumus gaya gesek di kehidupan sehari-hari:

1. Gaya gesek dapat mengikis benda, contohnya gaya gesek yang ditimbulkan ampelas terhadap kayu membuat kayu menjadi halus.
2. Gaya gesek mencegah benda tergelincir, misalnya gaya gesek antara alas sepatu dengan lantai membuat seseorang tidak tergelincir. Tanpa ada gaya gesek, dia tidak dapat berjalan karena lantai licin.
3. Gaya gesek menghasilkan panas, misalnya gaya gesek dapat menghangatkan badan ketika seseorang menggosokkan kedua belah tangannya.

Artikel ini mempelajari rumus gaya gesek statis dan kinetis beserta contoh soal dan pembahasannya.

Hai temen-temen Zenius! Kalian udah pernah denger tentang gaya gesek belum sih? Semisal belum pernah denger, gua yakin udah pada pernah denger suara rem mobil, motor  atau sepeda yang bunyinya cittt begitu. Sebenarnya bunyi yang kalian dengar itu adalah hasil dari gaya gesek yang lagi bekerja. 

Selain itu kalian pasti pernah lihat roda mobil, motor atau sepeda dong? Kalau kalian coba sentuh ban roda-roda itu, kerasa deh pasti teksturnya kasar. Hal ini tuh disengaja guys, bukan karena keliatan keren aja tapi untuk memaksimalkan gaya gesek. Kalau permukaan ban roda licin, beuh bahaya banget kalau ngerem! Bisa-bisa kecelakaan karena gaya geseknya itu ga maksimal. 

Udah kebayang belum temen-temen tentang gaya gesek ini? Kalau udah, kita bakalan bahas tentang pengertiannya dan rumusnya lebih lanjut. Jadi, disimak sampai habis ya pembahasannya!

Pengertian Gaya Gesek

Gaya gesek adalah gaya yang bekerja akibat adanya sentuhan antara kedua permukaan benda. Gaya gesek ini terjadi karena permukaan kontak yang kasar saling mencegah adanya pergeseran. Hal ini bisa dicontohin dengan gesekan yang terdapat ketika lu sedang mendorong lemari.

Selain itu, coba temen-temen pikirin lapangan bowling, permukaan lantainya licin sehingga bola bowling dapat meluncur dengan lancar. Bayangin kalau permukaan lantainya kasar, bakalan lebih susah kan main bowling? Ini karena permukaan kasar itu akan menimbulkan gaya gesek pada bola bowling. 

Penting buat temen-temen tau kalau gaya gesek ini arahnya selalu melawan arah gerak atau kecenderungan arah gerak. Jadi maksudnya gimana tuh? Melawan arah gerak artinya berlawanan dengan arah sebuah benda bergerak. Kalau bola bergerak ke arah kanan, ada gaya gesek ke arah kiri. Melawan kecenderungan arah gerak juga sama, tetapi kali ini bendanya berawal dari posisi diam. Contohnya kalau suatu mobil yang parkir kita dorong ke arah kanan, gaya geseknya ada ke arah kiri.

Rumus Gaya Gesek Statis

Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang bekerja ketika permukaan kontak tidak saling bergeser. Artinya, gaya gesek ini bekerja pada benda yang diberikan gaya luar (F) seperti gaya dorong atau tarik ke benda yang awalnya sedang diam hingga tepat akan bergerak. 

Berikut adalah rumus gaya gesek statis:

fs = μs x N

Keterangan:

fs : besar gaya gesek statis (N) 

μs : koefisien gesek statis (N)

N : gaya normal (N)

Rumus Gaya Gesek Kinetis

Gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang bekerja ketika permukaan kontak saling bergeser. Berlawanan dengan gaya gesek statis, gaya gesek kinetis ini bekerja pada benda yang sedang bergerak.

Berikut adalah rumus gaya gesek kinetis:

fk = μk x N

Keterangan: 

fk : besar gaya gesek kinetis (N) 

μk : koefisien gesek kinetis (N)

N : gaya normal (N)

Cara Menentukan Diam Gerak Benda

Setelah mengetahui rumus gaya gesek statis, kita juga dapat mengetahui apakah suatu benda diam atau bergerak. Caranya adalah dengan membandingkan besar gaya gesek statis benda tersebut dengan gaya luar (F). 

• Jika gaya luar lebih kecil dari gaya gesek statis (F < fs), artinya benda tersebut diam. 
• Jika gaya luar sama dengan gaya gesek statis (F  = fs) artinya benda tersebut tepat akan bergerak.
• Jika gaya luar lebih besar dari gaya gesek statis (F > fs) maka benda tersebut bergerak 

Contoh Soal dan Pembahasan

Untuk mempermudah pemahaman temen-temen tentang rumus gaya gesek statis maupun kinetis, yuk kita coba kerjakan contoh soalnya bersama-sama!

Contoh Soal 1 

Pada sebuah bidang kasar diletakan suatu balok dengan massa 5 kg. Jika diketahui gesek statis μs = 0,4 dan koefisien gesek kinetis μk = 0,3 maka berapa gaya gesek yang dialami balok jika balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 15 N?

Pembahasan:

Diketahui:

m = 5 kg

μs = 0,4

μk = 0,3

F = 15 N

Ditanya: f

Jawab:

Pertama-tama kita harus mencari besar gaya normal (N):

ΣFY = 0 

N – w = 0 

N = w 

N = mg 

N = (5 )(10) 

N = 50 N

Mencari gaya gesek statis:

fs = μs x N

fs = 0,4 x 50

fs = 20 N

Karena F < fs maka balok tersebut masih dalam keadaan diam. Berlaku Hukum I Newton yaitu:

ΣF = 0

F – f = 0 

F = f 

f = 15 N

Jadi, gaya gesek yang bekerja pada balok adalah 15 N.

Contoh Soal 2

Sebuah balok bermassa 20 kg terletak di atas lantai kasar. Diketahui bahwa μs = 0,6 dan μk = 0,3. Kemudian balok ditarik dengan gaya sebesar 160 N  secara mendatar. Tentukan gaya gesek yang dialami balok!

Pembahasan:

Diketahui:

m = 20 kg

μs = 0,6

μk = 0,3

F = 160 N

Ditanya: f

Jawab:

Pertama-tama kita harus mencari besar gaya normal (N):

ΣFY = 0 

N – w = 0 

N = w 

N = mg 

N = (20)(10) 

N = 200 N

Mencari gaya gesek statis:

fs = μs x N

fs = 0,6 x 200

fs = 120 N

Karena F > fs maka balok tersebut bergerak. Dicarilah gaya gesek kinetis

fk = μk x N 

fk = (0,3)(200) 

fk = 60 N

Jadi, gaya gesek yang bekerja pada balok tersebut adalah 60 N.

Kira-kira begitu deh temen-temen mengenai rumus gaya gesek, semoga bisa ngebantu kalian untuk belajar fisika ya! Kalau ada pertanyaan atau mau berdiskusi, bisa banget langsung tulis di kolom komentar. Teruskan belajarnya guys! Ini masih banyak banget materi yang kalian bisa cek mengenai Fisika, berikut beberapa yang gua saranin: 

Materi Dinamika Partikel Hukum Newton

Fisika di Sekitar Kita: Gaya Gesek

Jenis-Jenis Gaya