Gaya Gesekan

Gaya gesekan dapat kita jumpai pada saat kita melempar sebuah benda pada permukaan tanah, ternyata benda yang semula bergerak akhirnya berhenti. Perubahan gerak benda tersebut disebabkan adanya gaya dengan arah berlawanan dan arah gerak benda. Gaya bekerja pada bidang singgung antara permukaan benda dan permukaan tanah. Gaya dinamakan gaya gesekan atau friksi yang diberi lambang dengan “ƒ”. Gaya gesekan timbul karena tidak licinnya permukaan bidang singgung antara dua permukaan benda lain. Karena tidak adanya permukaan benda yang licin sempurna walaupun tampak rata, maka menyebabkan satu permukaan benda sukar meluncur di atas permukaan benda lain. Gesekan bertambah dengan makin besarnya tekanan di kedua permukaan itu. Berarti semakin berat bendanya semakin sulit benda itu meluncur pada permukaan. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan, dapat dilakukan percobaan seperti berikut.

Percobaan Gaya Gesekan Pada Bidang Datar

Angka yang ditunjukkan oleh neraca pegas menyatakan besar gaya gesekan statis maksimum

Koefisien Gesekan

Dari hasil percobaan di atas ternyata pada saat balok kayu yang terletak pada papan tripleks atau papan tripleks yang dilapisi plastik ditarik balok kayu tidak langsung bergerak. Hal tersebut berarti selama balok kayu ditarik dengan suatu gaya pada bidang singgung balok kayu timbulgaya gesekan yang disebut gaya gesekan statis yang diberi lambang “ƒs”.

Gambar Gaya Gerak

“Besar gaya gesekan sebanding dengan besar tekanan di antara kedua permukaan benda”

Gaya gesekan statis dapat dinyatakan dengan persamaan :

ƒ_s= μ_s. N

Dimana :

ƒ_s= gaya gesekan statis
N = gaya normal
μ_s= koefisien gesekan statis
N = W (berat benda)

Selama benda belum bergerak pada saat benda ditarik oleh gaya F tersebut di atas maka besargaya gesekan terus bertambah dan gaya gesekan statis mencapai nilai maksimum pada saat benda tepat akan bergerak. Gaya gesekan pada saat benda tepat akan bergerak disebut gaya gesekan statis maksimum yang diberi lambang “f_s(max)” yang besarnya dapat dinyatakan dengan persamaan :

ƒ_s(max) = μ_s. N

Bagaimanakah jika benda dalam keadaan bergerak apakah juga terdapat gaya gesekan?

Contoh benda yang dilempar pada suatu bidang ternyata benda yang semula bergerak akhirnya berhenti. Hal tersebut berarti selama benda bergerak juga timbul gaya gesekan dan gaya gesekan yang timbul dinamakan gaya gesekan kinetis yang diberi lambang “fk” dan dapat dinyatakan dengan persamaan :

ƒ_k= μ_k. N

Dimana :

ƒ_k= gaya gesekan kinetis (dinamis)
μ_k= koefisien gesekan kinetis (dinamis)
N = gaya normal

Uraian di atas diperoleh pengertian bahwa koefisien gesekan kinetis adalah koefisien gesekanyang timbul selama benda bergerak. Nilai μ_s> μ_k

Beberapa Penerapan Gaya Gesekan Dalam Kehidupan Sehari-Hari

1. Gaya Gesekan Benda Pada Bidang Miring

Jika kita meletakkan benda pada bidang miring ada kemungkinan benda tersebut tetap dalam keadaan diam, yang berarti pada saat itu timbul gaya gesekan pada bidang singgung antara benda dan bidang miring.

Gambar diatas menunjukan sebuah benda dengan berat W terletak pada bidang miring dengan sudut kemiringan α. Jika gaya berat W diuraikan menjadi dua komponendidapat W sin α dan W cos α. Jika benda diam atau bergerak searah pada bidang miring, maka N = W cos α. Dari kemungkinan keadaan benda tersebut, jika:

• benda diam maka W sin α < ƒ_s(max)
• benda tepat akan bergerak maka W sin α = ƒ_s(max) dan ƒ_s(max) = μ_s. N
• benda bergerak maka W sin α > ƒ_kdan berlaku hukum II Newton :

W sin α  − ƒ_k = m . a

ƒ_k= μ_k. N

2. Gaya Gesekan Jalan Datar Melingkar

Gambar di atas melukiskan sebuah kendaraan yang sedang bergerak pada tikungan jalan datar kasar dengan koefisien gesek = u. Agar kendaraan tidak slip, maka kecepatan maksimum yang diperbolehkan pada kendaraan tersebut dapat dihitung sebagai berikut.

Dimana :

v = Kecepatan maksimum
μ = Koefisien gesekan bidang singgung.
g = percepatan gravitasi
R = jari – jari lintasan kendaraan

3. Gaya Gesekan Jalan Menikung Miring Kasar

Gambar di atas sebuah kendaraan yang bergerak pada jalan menikung miring kasar dengan koefisien gesek = μ. Kecepatan maksimum yang diperbolehkan untuk kendaraan tersebut agar tidak selip dapat dihitung sebagai berikut.

Sehingga diperoleh persamaan :

Dimana :

v = kecepatan maksimum yang diperbolehkan
R = jari-jari lintasan kendaraan
g = percepatan gravitasi
μ = koefisien gesekan
α = sudut kemiringan jalan terhadap bidang datar