Gaya Gesek

Gesekan muncul antara dua permukaan yang bersentuhan.  Gaya gesek terjadi antara dua permukaan benda padat, gesekan antara benda padat dan cair, serta benda padat dan udara.  Gaya gesek akan muncul jika ada kekasaran pada permukaan benda yang bersentuhan.

Secara mikroskopik, bagaimanapun halusnya sebuah permukaan benda tetap menimbulkan gaya gesek karena adanya  keterbatasan dalam membuat benda menjadi licin sempurna.

Kekasaran permukaan suatu benda dinyatakan dengan koefisien gesekan µ (miu).  Semakin kasar permukaan benda yang bergesekan, semakin besar pula koefisien gesekannya.

Jika anda mendorong sebuah lemari yang diam di atas lantai dengan sebuah gaya horizontal  yang kecil, maka mungkin saja kotak itu tidak bergerak  sama sekali.  Itu karena lantai melakukan gaya horizontal yang dinamakan gaya gesekan statis fs yang mengimbangi  gaya yang anda kerjakan seperti pada gambar.  Gaya gesekan ini disebabkan oleh molekul-molekul lemari dan lantai di tempat-tempat terjadinya kontak yang sangat erat antara kedua permukaan.  Gaya ini berlawanan dengan gaya luar yang dikerjakan. Gaya gesekan statik agak mirip dengan gaya pendukung yang dapat menyesuaikan diri dari nol sampai pada suatu gaya maksimum fs maks bergantung pada seberapa kuat anda mendorong.  Jika anda mendorong cukup kuat, maka lemari akan meluncur di atas lantai.  Jika kotak meluncur, ikatan molekuler secara terus-menerus dibentuk dan dipecah dan potongan-potongan kecil permukaan berpecahan.  Hasilnya adalah sebuah gaya gesekan kinetik fk dinamakan juga gesekan luncuran yang melawan gerakan.  Untuk mempertahankan lemari agar meluncur dengan kecepatan konstan, anda harus mengerjakan gaya yang sama besar dan berlawanan arah dengan gaya gesekan kinetik ini.

Ketika anda mulai mendorong, dibutuhkan gaya yang cukup besar agar lemari tersebut bergeser.  Pada saat lemari mulai bergerak, gaya dorong yang dibutuhkan untuk mempertahankan geraknya lebih kecil daripada gaya dorong yang diberikan pada saat permulaan sebelum bergerak.  Gaya gesekan statik maksimum (fs maks) sebanding dnegan gaya normal antara permukaan-permukaan:

fs maks = µs Fn

dengan µs dinamakan koefisien gesekan statis.  Koefisien gesekan statis ini bergantung pada sifat permukaan lemari dan lantai.  Jika kita mengerjakan gaya horisontal yang lebih kecil  dari fs maks pada lemari, gaya gesekan akan tepat mengimbangi gaya horisontal ini.  Secara umum dapat ditulis

fs maks ≤ µs Fn

gaya gesekan kinetik berlawanan dengan araha gerakan.  Seperti gesekan statik, gesekan kinetik adalah gejala rumit dan belum dimengertti seccara lengkap. Koefisien gesekan kinetik  µk didefinisikan sebagai rasio besarnya gaya gesek kinetik  fk dengan gaya normal Fn. Maka:

fk = µk Fn

secara eksperimen ditemukan bahwa:

  1. µk lebih kecil daripada µs
  2. µk  bergantung pada kelajuan relatif permukaan.  Tetapi untuk kelajuan dalam kisaran dari sekitar 1 cm/s sampai beberapa meter pr sekon, µk hampir konstan
  3. µk (seperti µs) bergantung pada sifat permukaan-permukaan yang bersentuhan, tetapi tak bergantung pada luas kontak (makroskopik)

kita akan mengabaikan tiap perubahan µk  karena kelajuan dan menganggap µk adalah konstanta yang hanya bergantung pada sifat permukaan –permukaan yang bersentuhan

Gambar di atas menunjukkan gaya gesekan yang dikerjakan pada lemari oleh lantai sebagai fungsi gaya luar.  Gaya gesek mengimbangi gaya luar sampai gaya luar ini mencapai sama dengan   µs Fn.  Pada saat itu lemari mulai meluncur.  Selanjutnya gaya gesek an konstan dan sama dengan µk Fn.

Perhatikan gambar, seseorang menarik  sebuah balok yang diikat dengan seutas tali dan membentuk sudut Ɵ terhadap bidang horizontal.  Ia bergerak dengan kecepatan konstan artinya balok pun akan bergerak dengan kecepatan konstan, tidak ada percepatan pada balok.

Gaya- gaya pada balok diuraikan pada berikut

Dari gambar tersebut didapat:

  1. Gaya-gaya dalam arah sumbu x

karena kecepatan konstan, maka

ax = 0

∑Fx = 0

F cos Ɵ – fk = 0

F cos Ɵ = fk

2. Gaya-gaya dalam arah sumbu y

N + F sin Ɵ – mg = 0

N + F sin Ɵ = mg

Dengan mensubstitusi kedua persamaan tersebut maka dapat ditentukan gaya F yang dibutuhkan untuk menarik balok.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s