Gaya Gesek: Pengertian, Jenis, Rumus, Contoh Soal

By

gaya gesek

Ada banyak sekali jenis-jenis gaya yang ada di sekitar kita. Gaya gravitasi, gaya listrik, gaya magnet mungkin adalah beberapa jenis gaya yang sering kita dengar. Namun ada juga jenis gaya lain yang relatif dekat dengan kita dan juga memainkan peranan yang sangatlah signifikan dalam dunia mekanika manusia. Gaya ini biasa dikenal sebagai Gaya Gesek.

Secara sederhana, gaya gesek adalah gaya gesekan yang ditimbulkan oleh dua benda yang saling berinterkasi/bersinggungan. Dimana kita bisa menjumpai gaya yang satu ini? Sangat mudah untuk memberi contoh.

Perhatikan saat Anda melangkah. Bukankah itu ada gesekan antara sepatu/sandal ataupun kaki kita dengan permukaan bidang yang kita injak? Gaya gesek antara alas kaki dengan permukaan lantai, aspal, trotoar, atau bidang lainnya inilah yang membuat kita bisa bergerak tanpa tergelincir.

Sudah pernah mencoba berjalan di atas permukaan es? Sangat sulit bukan? Mengapa berjalan di atas permukaan es menjadi sangat sulit? Jawabannya akan ditemui pada bagian pembahasan selanjutnya ya.

 

Pengertian Gaya Gesek

Apa itu gaya gesek? Secara lebih mendetail, gaya gesek adalah sebuah gaya yang ditimbulkan oleh interaksi antara dua buah benda dengan arah gaya yang dihasilkan adalah berlawanan arah dengan arah gerak benda.

Sebagai contoh, jika kita menggunakan sepatu dan kemudian berjalan di atas lantai yang agak kasar maka sebenarnya terjadi gesekan antara sepatu dengan lantai yang pada akhirnya akan menimbulkan gaya gesek antar keduanya. Anggaplah kita berjalan ke arah utara. Maka gaya gesek yang terjadi antara sepatu dan lantai adalah ke selatan yakni berlawanan arah dengan gerakan kita.

Besarnya gaya gesek bisa berbeda-beda antara satu dan yang lainnya. Besar kecilnya gaya gesek antara dua buah benda ini dipengaruhi oleh tingkat kekasaran dari dua benda yang berinteraksi tersebut. Semakin kasar permukaan suatu benda maka akan semakin besar juga gaya gesek yang ditimbulkannya.

Jika diperhatikan, berjalan di atas permukaan es lebih sukar ketimbang berjalan di atas permukaan lantai yang agak kasar. Mengapa? Tentu jawabannya adalah karena permukaan es lebih licin bila dibandingkan dengan permukaan lantai.

Oleh karenanya, gaya gesek yang dihasilkan pun lebih kecil. Jika gaya gesek yang dihasilkan lebih kecil maka akan membuat kita kita menjadi lebih sulit untuk berjalan di atasnya karena akan membuat menjadi mudah tergelincir.

Jadi gaya gesek yang kecil justru akan membuat kita semakin mudah tergelincir atau jatuh. Oleh karenanya jika kita berjalan di atas jalan dengan permukaan yang licin, sebaiknya lebih berhati-hati lagi karena peluang untuk tergelincir atau jatuh menjadi lebih besar jika dibandingkan dengan berjalan di atas permukaan yang agak kasar.

Baca Juga: Arus Listrik.

 

 

Jenis Gaya Gesek

Secara umum ada dua jenis gaya gesek yang dikenal yakni Gaya Gesek Statis dan Gaya Gesek Kinetis. Apa yang membedakan antara kedua jenis gaya gesek tersebut? Simak penjelasannya secara lebih lengkap di bawah ini.

 

Gaya Gesek Statis

gambar gaya gesek

Secara harfiah, statis memiliki arti berupa diam tak bergerak. Oleh karenanya, Gaya Gesek Statis adalah gaya gesek antara dua buah benda yang terjadi pada saat keduanya berada pada keadaan diam hingga keadaan benda tepat akan bergerak. Perlu dicatat bahwa keadaan benda tepat akan bergerak adalah kondisi bahwa benda belum benar-benar bergerak jadi dia masih pada keadaan diam.

Besar kecilnya Gaya Gesek Statis dipengaruhi juga oleh suatu konstanta besaran yang disebut dengan koefisien gesek statis. Apa itu koefisien gesek statis antara dua buah benda? Koefisien Gesek Statis adalah suatu nilai konstanta yang nilainya berada pada rentang antara 0 dan 1 yang besarnya dipengaruhi oleh tingkat kekasaran permukaan benda yang saling bersentuhan.

Koefisien Gesek biasa dilambangkan dengan notasi µ. Untuk koefisien gesek statis maka tinggal diberi label s (subscript) yakni . Koefisien gesek memainkan peranan penting dalam menentukan besar kecilnya gaya gesek yang bekerja pada suatu benda. Dan tentu saja masing-masing benda biasanya memiliki nilai koefisien gesek yang berbeda antara satu dan yang lainnya.

Koefisien gesek antara sepatu dengan aspal tentu akan berbeda dengan koefisien antara sepatu dengan keramik atau bahkan dengan permukaan es. Nilai koefisien gesek ini biasanya dipengaruhi salah satunya oleh jenis material yang menyusun suatu benda.

Bagaimanakah cara menghitung gaya gesek statis pada suatu benda? Tentu untuk melakukan hal ini kita akan dibantu dengan yang namanya rumus persamaan matematis. Namun sebelum melangkah lebih lanjut ke dalam bentuk persamaan matematis, berikut adalah pengungkapan cara mencari gaya gesek pada suatu benda.

“Besarnya Gaya Gesek Statis antara dua buah benda merupakan hasil perkalian antara koefisien gesek statis dengan gaya normal yang bekerja pada suatu benda.”

Secara matematis besarnya gaya gesek pada suatu benda dapat dituliskan ke dalam persamaan, berikut rumus gaya gesek statis.

rumus gaya gesek

Dengan keterangan berupa:

rumus gaya gesek benda

Pada rumus persamaan gaya gesek statis di atas terdapat besaran baru yakni Gaya Normal Benda. Apa itu? Gaya Normal Benda adalah sebuah besaran gaya yang memiliki arah tegak lurus terhadap permukaan benda. (Perhatikan gambar di bawah berikut).

 

rumus gaya gesek

Gambar 1.

Contoh Ilustrasi Gaya Gesek Pada Suatu benda yang berada di atas permukaan lantai kasar.

Menilik gambar ilustrasi di atas, terdapat sebuah kotak yang berada di atas permukaan lantai kasar. Kemudian dikenai suatu gaya tarik sebesar F ke arah kanan. Berdasarkan ilustrasi di atas, akan terjadi dua kemungkinan yakni :

  1. Benda akan tetap Diam jika F < Fs,
  2. Benda akan bergerak apabila F > Fs,

Benda-benda yang bergerak akan mengalami suatu gaya gesek yang besarnya sebanding dengan koefisien gesek benda tersebut.

 

Gaya Gesek Kinetis

Jenis gaya gesek yang berikutnya adalah gaya gesek Kinetis. Jika statis adalah diam maka kinetis memiliki arti berupa bergerak. Oleh karenanya, Gaya Gesek Kinetis adalah gaya gesek yang terjadi ketika suatu benda bergerak di atas permukaan bidang.

Gaya gesek Kinetis juga memiliki besaran berupa koefisien gesek seperti halnya pada gaya gesek statis. Pada gaya gesek kinetis, koefisien ini bernama Koefisien Gesek Kinetis dan akan kita notasikan dengan lambang matematis berupa μk.

Secara umum berlaku bahwa koefisien gesek kinetis akan bernilai lebih kecil bila dibandingkan dengan koefisien gesek statis. Lalu bagaimana caranya menghitug gaya gesek kinetis pada suatu benda? Rumus untuk menghitung gaya gesek kinetis suatu benda adalah mirip dengan rumus pencarian gaya gesek statis hanya saja koefisien yang digunakan adalah koefisien gesek kinetis.

Berikut adalah Rumus Gaya Gesek Kinetis pada suatu benda yang bergerak:

rumus gaya gesek

Itulah rumus untuk menghitung gaya gesek kinetis pada suatu benda yang bergerak.

Baca Juga: Hukum Newton 1 2 3.

 

 

Contoh Soal Gaya Gesek

Pada bagian ini akan kita ulas contoh sederhana tentang gaya gesek dengan tujuan untuk semakin meningkatkan pemahaman dan pengetahuan kita semua tentang contoh soal gaya gesek dan seluk beluknya.

 

Contoh 1

Sebuah kotak keranjang buah memiliki massa sebesar 50 Kg. Keranjang buah tersebut terletak di atas permukaan lantai yang memiliki tingkat kekasaran sebesar 0,7. Apabila Budi menarik keranjang buah tersebut dengan gaya sebesar 20 N dengan arah mendatar, apakah keranjang buah tersebut akan bergerak?

 

Penyelesaian 1 :

Dari kasus yang telah disampaikan di atas, sebaiknya kita data dulu besaran-besaran apa saja yang telah diketahui dan apa yang akan ditanykan/dicari.

M = 50 Kg

µ = 0,7

F = 20 N

g = 10 m/s2 (percepatan gravitasi, jika tidak disebutkan dalam kasus maka boleh dianggap nilainya sama dengan 10 m/s2 agar memudahkan dalam proses hitungan).

 

Jika digambarkan, maka kasus di atas kurang lebih akan memiliki gambar ilustrasi yang sama dengan gambar 1.

rumus gaya gesek

 

Tinjau resultan gaya yang bekerja dalam arah vertikal. Pada arah vertikal tersebut hanya ada gaya Fn dan juga w saja. Karena benda tidak bergerak ke arah vertikal maka akan berlaku persamaan gaya berupa:

Fn  –  w = 0

Yang akan membuat :

Fn = w = m x g -= 50 Kg x 10 m/s2 = 500 N.

Sedangkan gaya gesek yang terjadi pada benda dapat dicari dengan menggunakan persamaan berupa :

f = µ x Fn = 0,7 x 500 N = 350 N.

Sementara itu, gaya tarik yang diberikan oleh Budi hanyalah sebesar 20 N. Jadi apakah keranjang buah tersebut akan bergerak? Tentu jawabannya adalah Tidak. Keranjang buah akan tetap Diam karena F < f.

 

Contoh 2

Sebuah kotak memiliki massa sebesar 30 Kg. Tergeletak di atas lantai yang memiliki nilai koefisien gesek statis dan kinetis masing-masing berupa 0,8 dan 0,6. Benda kemudian ditarik dengan gaya sebesar 200 N dengan arah membentuk sudut sebesar 300. Apakah benda kotak itu akan bergerak? Jika iya, carilah berapa percepatan yang akan dialami oleh kotak tersebut.

 

Penyelesaian 2:

Untuk memudahkan dalam upaya mencari penyelesaiannya, sebaiknya di data dulu semua besaran-besaran yang telah diketahui.

M = 30 Kg.

µs = 0,8

µk = 0,6

F = 200 N.

g = 10 m/s2

Jika diilustrasikan, maka persoalan di atas kurang lebih dapat digambarkan seperti gambar berikut ini.

 

Karena F bekerja dengan membentuk arah sudut tertentu maka ia akan memiliki dua buah komponen yakni komponen ke arah –x (mendatar) dan ke arah-y (vertikal) yang masing-masing akan memenuhi berupa:

Fx = F cos 300 = 200 N x 0.87 = 174 N

Fy = F sin 300 = 200 N x 0.5 = 100 N

 

Dalam arah sumbu-y (vertikal) maka komponen gaya-gaya yang bekerja sekarang ada Fn, Fy dan juga w. Karena benda tidak bergerak ke arah vertikal maka resultan gaya pada arah sumbu-y ini akan memenuhi:

Fn + Fy – w = 0

Sehingga :

Fn = w – Fy = 30 Kg x 10 m/s2 – 100 N = 300 N – 100 N = 200 N.

Setelah diketahui Gaya Normal yang bekerja pada benda maka langkah selanjutnya adalah mencari gaya gesek statisnya terlebih dahulu:

f= µs x Fn = 0,8 x 200 N = 160 N.

Gaya gesek statis yang bekerja pada benda adalah 160 N sedangkan komponen gaya ke arah mendatarnya Fx adalah sebesar 174 N. Karena f < Fx maka benda akan bergerak.

Karena benda mengalami gerakan maka langkah selanjutnya adalah mencari gaya gesek kinetisnya yakni fk= µk x Fn = 0,6 x 200 N = 120 N

Hukum kedua Newton tentang gerak menyatakan bahwa F = m x a. Maka karena benda bergerak dalam arah mendatar (komponen sumbu-x) maka resultan dalam arah sumbu-x akan memenuhi:

Fx – fk = m x a

174 N – 120 N = 30 x a

54 N = 30 a

1,8 m/s2 = a

Jadi kotak itu akan mengalami percepatan sebesar 1,8 m/s2 dalam geraknya.

 

Penutup

Demikianlah uraian penjelasan mengenai gaya gesek antara dua buah benda. Gaya gesek memainkan peranan yang cukup penting dalam kehidupan manusia.

Meski terkadang keberadaan gaya yang satu ini juga bisa mengurangi efektivitas kerja mesin buatan manusia namun ia tetap bisa memberikan sumbangsih yang tak boleh disepelekan.

 

Apa yang akan terjadi jika sebuah benda bergerak tidak memiliki gaya gesek sama sekali dengan permukaan landasan geraknya?.

Jika tidak ada gaya gesek pada benda yang bergerak dan juga jika tidak ada gaya luar yang bekerja (menahan) benda bergerak ini maka ia akan terus bergerak sepanjang masa karena tidak ada gesekan yang akan mengurangi kinerjanya. Semoga bermanfaat.

Nama Penulis: Subagiyo.

https://www.facebook.com/subagiyo.alhambra

Spesial dari Teman Pintarnesia.


Hanif Pramono Saya suka menulis seputar pelajaran di sekolah, dengan menulis saya merasa senang dan dapat memberikan informasi ke banyak orang, selamat membaca.


Baca Lainya Tastynesia:
  1. Nasi Tumpeng
  2. Opor Ayam Kuning
  3. Dalgona Coffee
  4. Tongseng Sapi
  5. Rawon Daging Sapi
  6. Tinggalkan Balasan

    Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *