GAYA GESEK : PENGERTIAN, RUMUS, CONTOH SOAL DAN JAWABAN MUDAH + LENGKAP

Hallo sobat belajar!!!

Selamat datang Kembali di halaman  https://bloghalamansekolah.blogspot.com/.

Sobat belajar! Kali ini kita akan mempelajari tentang gaya gesek. Gaya gesek merupakan salah satu gaya yang berlaku pada hukum newton yang telah kita bahas sebelumnya. Namun, sebelumnya untuk memahami pengertian tentang gaya gesek perhatikan contoh berikut;

Kalian sering bukan berlarian di halaman sekolah atau di lapangan terutama saat pelajaran olah raga? Pada saat kalian berlarian dilapangan atau dihalaman sekolah, kalian akan merasakan seperti diterpa angin. Nah, disitulah kalian akan merasa ada gesekan dengan angin. Begitu juga saat kalian mengendarai sepeda atau sepeda motor di jalan, maka kalain serasa ada angin yang menabrak pada wajah atau badan kalian.

Pada kejadian di atas, seakani ada gaya yang menahan gerakan kalian. Gaya yang seolah-olah menahan gerak atau laju kalia itulah yang disebut dengan gaya gesek.

PENGERTIAN GAYA GESEK

Gaya gesek adalah gaya yang timbul akibat persentuhan langsung antara dua permukaan benda dengan arah yang berlawanan terhadap gerak arah gerak benda.

Gesekan terjadi apabila ada dua buah benda atau materi yang bersinggungan satu sama lain. Jika pada sebuah benda bekerja gaya tertentu sehingga benda bergerak, maka arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak benda.

Gaya gesek disimbolkan dengan huruf f (friction). Gaya gesek bekerja pada garis singgung kedua benda. Misalkan, sebuah benda yang terletak pada suatu bidang dikenai gaya sebesar F. Diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut dapat kalian lihat pada gambar di bawah ini.

Jika permukaan sebuah benda halus, kemudian bergesekan dengan permukaan yang kasar, maka gaya geseknya akan semakin besar. Kemudian benda yang permukaannya halus bergesekan dengan benda yang permukaannya juga halus maka gaya gesekannya akan semakin kecil.

Dengan demikian, besarnya gaya gesek yang bekerja pada suatu benda dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu sebagai berikut.

1.    Tingkat kekasaran permukaan benda yang bersinggungan

Bidang yang kasar mempunyai gaya gesekan lebih besar daripada bidang yang licin. Tingkat kekasaran suatu bidang dinyatakan dengan suatu angka yang disebut koefisien gesek (μ). Suatu bidang yang kasar memiliki koefisien gesek yang besar, sedangkan pada bidang yang licin sempurna memiliki koefisien gesekan sama dengan nol. Dengan demikian, rentang nilai koefisien gaya gesek adalah sebagai berikut:

2.    Gaya normal

Gaya gesek berbanding lurus dengan gaya normal (N). Sehingga rumus atau persamaan gaya gesek ditulis sebagai berikut.

Dengan f dinyatakan dalam Newton. Dengan melihat persamaan (2) di atas menunjukkan bahwa gaya gesek tidak dipengaruhi oleh luas permukaan kedua bidang yang bersinggungan atau bersentuhan.

MACAM-MACAM GAYA GESEK

Menurut gaya gesek dibagi menjadi dua macam, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis.

Sekarang mari kita bahas satu persatu !

1. Gaya Gesek Statis

Menurut Hukum Inersia (Hukum I Newton) dinyatakan bahawa “pada benda yang diam, resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol…”. Berdasarkan hukum ini, pada saat kita mendorong sebuah meja dikelas, tetapi meja tersebut masih diam (tidak bergerak), maka dipastikan ada gaya lain yang melawan gaya dorong yang kalian lakukan. Gaya tersebut adalah gaya gesek antara kaki-kaki meja dengan lantai kelas.

Gaya gesek ada kejadian diatas bekerja pada meja yang diam, sehingga disebut gaya gesek statis (fs). Jadi, gaya gesek statis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda yang diam. Di atas telah dijelaskan bahwa besarnya gaya gesek itu tergantung pada tingkat kekasaran permukaan benda dan bidang yang bersentuhan.

Tingkat kekasaran ini dinyatakan sebagai koefisien gesekan. Untuk benda diam, koefisien gesekan disebut koefisien gesekan statis, disimbolkan μs. Selain tingkat kekasaran permukaan benda, besarnya gaya gesek dipengaruhi oleh besar gaya normal (N) yang diberikan bidang pada benda.

Suatu eksperimen dilakukan untuk menentukan hubungan gaya normal dan gesekan statis, ternyata besarnya gaya gesek berbanding lurus dengan gaya normal. Dari hasil ekperimen tersebut, diperoleh grafik fungsi gaya gesek statis maksimum (fs maks) terhadap gaya normal seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut :

Dari grafik tersebut, gradien atau kemiringan grafik menunjukkan koefisien gesekan statis. Gradien grafik dapat kita cari dengan persamaan berikut ini.

Gradien = tan α

Gradien garis menunjukkan μs, sehingga:

μ_s = tan α

μs	=	fs maks
		N

 Atau dapat dituliskan sebagai berikut.

f_s maks = μ_s.N

 

Keterangan:

f_s maks = gaya gesek statis maksimum (N)

μ_s = koefisien gesekan statis

N = gaya normal (N)

2. Gaya Gesek Kinetis

Untuk memahami tentang gaya kinetis ini, coba kalian perhatikan berikut:

“Asep menendang bola yang berada di atas permukaan tanah, bola yang ditendang akan menggelinding dengan kecepatan tertentu. Akan tetapi, kecepatan bola semakin lama kecepatan bola tersebut akan semakin berkurang dan pada akhirnya berhenti. Bola tersebut dapat bergerak diakibatkan gaya dari tendangan Asep.

Namun, saat bola tersebut sedang bergerak, ada gaya yang menghambat gerak bola dan mengurangi kecepatannya. Gaya yang menyebabkan kecepatan bola semakin berkurang disebut gaya gesek kinetis. Jadi, gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda yang bergerak.

Sama seperti gaya gesek statis, besar gaya gesek kinetis juga bergantung pada gaya normal dan tingkat kekasaran permukaan benda dan bidang yang bersinggungan (koefisien gesekan). Koefisien gesekan pada benda yang bergerak disebut koefisien gesekan kinetis yang disimbolkan dengan μ_k.

Hubungan antara gaya gesek, koefisien gesekan kinetis, dan gaya normal diberikan dalam persamaan berikut ini.

f_k = μ_k.N

Keterangan:

f_k = gaya gesek kinetik (N)

μ_k = koefisien gesekan kinetik

N = gaya normal (N)

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN GAYA GESEK STATIS

Sebuah peti bermassa 60 kg, mula-mula diam di atas lantai horizontal kasar (μ_k = 0,1; μ_s = 0,5). Kemudian peti itu didorong dengan gaya F = 100 N yang arahnya membentuk sudut θ terhadap arah horizontal. Jika sin θ = 0,6 dan cos θ = 0,8. Gaya gesek yang dialaminya sebesar…

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 60 kg

μ_k = 0,1

μ_s = 0,5

F = 100 N

sin θ = 0,6

cos θ = 0,8

g = 10 m/s²

Ditanyakan: f ?

Jawab:

Diagram gaya yang bekerja pada benda tersebut diperlihatkan seperti pada gambar di bawah ini.

Dalam arah vertikal tidak terjadi gerak (diam) sehingga berlaku Hukum I Newton yaitu sebagai berikut.

ΣF_Y = 0

N – F sin θ – w = 0

N = F sin θ + w

N = F sin θ + mg

Gaya gesek statis benda adalah sebagai berikut.

f_s = μs . N

f_s = μ_s(F sin θ + mg)

f_s = (0,5)[(100)(0,6) + (60)(10)]

f_s = (0,5)(60 + 600)

f_s = (0,5)(660)

f_s = 330 N

Karena F < fs maka benda diam sehingga berlaku Hukum I Newton yaitu sebagai berikut.

ΣF_X = 0

F cos θ – f = 0

f = F cos θ

f = (100)(0,8)

f = 80 N

Dengan demikian, gaya gesek yang dialami peti tersebut sebesar 80 N.

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN GAYA GESEK KINETIS

Sebuah balok kayu didorong Riyanti yang beratnya sebesar 40 N di atas lantai. Koefisien gesekan statik antara balok dengan lantai (μ_s) adalah 0,5 dan koefisien gesek kinetik (μ_k) 0,3. Tentukan:

a)         Besar gaya yang diberikan siswa tersebut agar balok tepat akan bergerak.

b)        Gaya gesek balok dengan lantai pada saat balok diam.

c)         Gaya yang diberikan siswa, jika balok bergerak dengan percepatan 2,5 m/s² dan percepatan gravitasi 10 m/s²

Penyelesaian:

Diketahui:

w = 40 N

μ_s = 0,5

μ_k = 0,3

Ditanyakan:

a) F agar benda tepat akan bergerak

b) f_s dan f_k

c) F jika a = 0,5 m/s²

Jawab:

Gaya-gaya yang bekerja pada balok tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

Dari gambar diagram gaya yang bekerja pada balok di atas, maka kita ketahui bahwa gaya normal sama dengan gaya berat balok.

N = w = 40 N

a)    Agar balok tepat akan bergerak maka:

F = f_s maks

F = μ_s . N

F = (0,5)(40)

F = 20 N

Jadi, gaya yang harus diberikan agar balok tepat akan bergerak adalah 20 Newton.

b)    Pada saat balok diam, gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis, yaitu sebesar 20 N.

c)    Pada saat bergerak, gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek kinetis. 

f_k = μ_k . N

f_k = (0,3)(40)

f_k = 12 N 

Dengan demikian, gaya total yang bekerja pada balok ditentukan dengan menggunakan persamaan Hukum II Newton, yaitu sebagai berikut: 

ΣF_x = m.a

F – f_k = m.a

F = m.a + f_k

F = (w/g) a + f_k

F = (40/10) (2,5) + 12

F = (4) (2,5) + 12

F = 10 + 12

F = 22 N

     Jadi, gaya yang diberikan siswa pada balok adalah 22 Newton.

Nah! Demikian tadi penjelasan tentang gaya berat. semoga penjelasan tersebut bisa menambah pengetahuan dan bermanfaat buat kita semua. Silahkan kunjungi simak pembahasan materi lainnya diweb/blog ini.

 

Terima Kasih, atas kunjungannya.

 

Butuh Materi lainnya : 

• Gaya Normal Contoh Soal Beserta Pembahasannya Mudah dan Lengkap
• 27Contoh Soal Dan Pembahasan Hukum Newton
• Hukum-HukumNewton Tentang Gerak Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari
• Teori Relativitas Khusus
• Gaya Berat Pengertian & Rumus, Contoh Soal + Pembahasan

 

 

Gaya Normal Contoh Soal Beserta Pembahasannya Mudah dan Lengkap

 

Hallo sobat belajar!!!

Selamat datang Kembali di halaman  https://bloghalamansekolah.blogspot.com

Setelah sebelumnya kita membahas tentang gayaberat Kali ini kita akan membahas tentang gaya normal berikut Pengertian, Rumus serta contoh soal yang dilengkapi dengan pembahasannya yang mudah dan lengkap.

Pada pembahasan sebelumnya, telah dibahas bahwa penyebab dari gerak suatu benda adalah gaya. Sir Isaac Newton merupakan orang yang berhasil menganalisi adanya hubungan antara gerak dan gaya dengan melahirkan tiga hukum newton, yaitu hukum newton 1, 2 dan 3.

Baca Lagi :

·   Hukum-Hukum Newton Tentang Gerak Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

·    27 ContohSoal dan Pembahasan Hukum Newton

·    Gaya Berat Pengertian & Rumus, Contoh Soal + Pembahasan

 

Suatu Gaya bisa berupa suatu dorongan atau tarikan yang bisa mempercepat atau memperlambat gerak pada suatu benda. Dalam kehidupan sehari-hari gaya biasanya secara umum dibagi kedalam dua macam yaitu;

a.   Gaya langsung yaitu sesuatu yang dapat memberi gaya yang berhubungan atau bersentuhan langsung dengan benda yang dikenai gaya. Misalkan kita dorong mobil atau meja, menarik gotrok dan lain-lain.

b.    Gaya tak langsung yaitu gaya yang bekerja di antara dua buah benda akan tetapi kedua benda tersebut tidak bersentuhan. Contoh gaya tak langsung misalkan gaya gravitasi.

 

Ada beberapa gaya selain gaya dorong, gaya tarik atau gaya gravitasi maupun gaya berat. Nah, Pada kesempatan kali ini kita akan membahas  gaya normal.

Pengertian Gaya Normal

Dalam kehidupan sehari-hari, apabila kita memperhatikan bahwa arah gaya berat benda selalu menuju kebawah. Artinya dengan adanya gaya berat ini, benda akan cenderung untuk selalu jatuh menuju titik pusat bumi. Namun, hal ini menimbulkan pertanyaan mengapa jika kita meletakan suatu benda yang berada di atas meja tidak langsung jatuh ke titik pusat bumi ke tanah atau lantai?

Jawabannya adalah benda yang berada di atas meja tidak langsung jatuh ke bumi atau disebabkan karena meja memberikan gaya perlawanan (ingat hukum 1 newton) tegak lurus dari permukaan meja yang arahnya ke atas pada benda tersebut. Gaya yang diberikan meja ini disebut gaya normal (N).

Dengan demikian dapat disimpulkan Gaya Normal adalah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Lambang gaya normal adalah N dan satuan Sistem Internasionalnya adalah kg.m/s² atau Newton.

Persamaan atau Rumus Gaya Normal

Persamaan atau Rumus gaya normal dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum II Newton tentang gerak, yaitu:

dengan ketentuan jika benda diam, maka nilai percepatannya adalah nol (a = 0). Sebaliknya jika benda bergerak. maka percepatannya adalah tetap (a = konstan) atau benda mengalami gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

Dari gambar gaya normal pada benda yang terletak pada bidang datar horizontal, bidang miring dan bidang vertikal di atas, maka persamaan gaya normal pada benda tersebut adalah sebagai berikut:

Persamaan Gaya Normal Pada Bidang Horizontal

1.      Persamaan Gaya Normal Pada Bidang Horizontal

 

Adapun persamaan gaya normal suatu benda yang terletak diam pada bidang horizontal adalah sebagai berikut:

N = w

 

2.     Persamaan Gaya Normal Pada Bidang Miring

Adapun persamaan gaya normal suatu benda yang terletak pada bidang miring adalah sebagai berikut:

N = w cos α

 3.     Persamaan Gaya Normal Pada Bidang Vertikal

Adapun persamaan gaya normal suatu benda yang ditekan pada bidang vertikal adalah sebagai berikut:

 

N = F

Persamaan-persamaan gaya normal di atas merupakan contoh gaya normal pada tiga bidang keadaan yaitu pada bidang horizontal, bidang miring dan bidang vertikal. Sebenarnya masih banyak kondisi atau keadaan lain yang tiap-tiap keadaan memiliki rumus gaya normal yang berbeda.

Contoh Soal Gaya Normal dan Jawabannya

1. Sebuah balok diam di atas permukaan bidang datar. Massa balok sebesar  2 kg, percepatan gravitasi bumi 10 m/s². Besar dan arah gaya normal adalah...

Pembahasan:

Diketahui:

m = 2 kg

g = 10 m/s²

Ditanyakan: besar dan arah gaya berat (w)

Jawab:

Perhatikan gambar diagram gaya yang bekerja pada balok di bawah ini.

  

Karena balok dalam keadaan diam, maka pada arah vertikal (tegak lurus) berlaku persamaan sebagai berikut:

ΣF_Y = 0

N – w = 0

N = w

N = mg

N = (2 kg)(10 m/s²)

N = 20 Newton

Dengan demikian besar gaya berat balok tersebut adalah 20 N dan arahnya ke atas tegak lurus bidang.

2. Sebuah balok bermassa 5 kg. jika g = 10 m/s² maka tentukan gaya normal yang bekerja pada balok jika diam di atas bidang miring yang membentuk sudut 30⁰ terhadap horisontal.

Jawab

Perhatikan gambar di atas. gaya-gaya pada balok dapat dilihat pada gambar tersebut. Balok dalam keadaan diam pada arah tegak lurus bidang berarti berlaku persamaan berikut.

ΣF_Y = 0

N – w cos α = 0

N – w cos 30^o = 0

N – 50 × ½ √3 = 0

N = 25 √3 N

3. Perhatikan gambar berikut ini.

 

Kedua balok dalam keadaan diam. Massa balok 1 adalah = 1 kg, massa balok 2 adalah 2 kg, percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s². Besar gaya normal yang bekerja pada balok 1 dan balok 2 adalah...

Pembahasan:

Diketahui:

m₁ = 1 kg

m₂ = 2 kg

g = 10 m/s²

Ditanyakan: besar gaya normal yang dialami benda 1 dan 2.

Jawab:

Perhatikan gambar diagram gaya yang bekerja pada balok di bawah ini.

Untuk balok 1

Gaya vertikal yang bekerja pada balok atas adalah sebagai berikut.

ΣF_Y = 0

N₁ – w₁ = 0

N₁ = w₁

N₁ = m₁g

N₁ = (1)(10)

N₁ = 10 N

Dengan demikian, gaya normal yang dialami balok 1 sebesar 10 Newton.

Untuk balok 2

Gaya vertikal yang bekerja pada balok bawah adalah sebagai berikut.

ΣF_Y = 0

N₂ – w₁ – w₂ = 0

N₂ = w₁ + w₂

N₂ = m₁g + m₂g

N₂ = (m₁ + m₂)g

N₂ = (1 + 2)10

N₂ = (3)(10)

N₂ = 30 N

Dengan demikian, gaya normal yang dialami oleh balok 2 sebesar 30 Newton.

Nah! Demikian tadi penjelasan tentang gaya berat. semoga penjelasan tersebut bisa menambah pengetahuan dan bermanfaat buat kita semua. Silahkan kunjungi simak pembahasan materi lainnya diweb/blog ini.

Terima Kasih, atas kunjungannya.