Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya Stokes.
Secara umum gaya gesek dapat dituliskan sebagai suatu ekspansi deret, yaitu
f
→
=
−
b
0
v
→
|
v
→
|
−
b
1
v
v
→
|
v
→
|
−
b
2
v
2
v
→
|
v
→
|
−
.
.
{\displaystyle {\vec {f}}=-b_{0}{\frac {\vec {v}}{|{\vec {v}}|}}-b_{1}v{\frac {\vec {v}}{|{\vec {v}}|}}-b_{2}v^{2}{\frac {\vec {v}}{|{\vec {v}}|}}-..}
di mana suku pertama adalah gaya gesek yang dikenal sebagai gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan suku kedua dan ketiga adalah gaya gesek pada benda dalam fluida. Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gerakan kakinya hanya akan menggelincir di atas lantai. Tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan, mobil hanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi mikro antar kedua permukaan yang saling bersentuhan. Gaya-gaya yang bekerja antara lain adalah gaya elektrostatik pada masing-masing permukaan. Dulu diyakini bahwa permukaan yang halus akan menyebabkan gaya gesek (atau tepatnya koefisien gaya gesek) menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan permukaan yang kasar, akan tetapi pada masa kini tidak lagi demikian. Konstruksi mikro (nano tepatnya) pada permukaan benda dapat menyebabkan gesekan menjadi minimum, bahkan cairan tidak lagi dapat membasahinya (efek lotus). Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua buah benda yang padat saling bergerak lurus, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis, yang dibedakan antara titik-titik sentuh antara kedua permukaan yang tetap atau saling berganti (menggeser). Untuk benda yang dapat menggelinding, terdapat pula jenis gaya gesek lain yang disebut gaya gesek menggelinding (rolling friction). Untuk benda yang berputar tegak lurus pada permukaan atau ber-spin, terdapat pula gaya gesek spin (spin friction). Gaya gesek antara benda padat dan fluida disebut sebagai gaya Coriolis-Stokes atau gaya viskos (viscous force). Gaya gesek statisGaya gesek statis adalah gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya. Seperti contoh, gesekan statis dapat mencegah benda meluncur ke bawah pada bidang miring. Koefisien gesek statis umumnya dinotasikan dengan μs, dan pada umumnya lebih besar dari koefisien gesek kinetis. Gaya gesek statis dihasilkan dari sebuah gaya yang diaplikasikan tepat sebelum benda tersebut bergerak. Gaya gesekan maksimum antara dua permukaan sebelum gerakan terjadi adalah hasil dari koefisien gesek statis dikalikan dengan gaya normal f = μs Fn. Ketika tidak ada gerakan yang terjadi, gaya gesek dapat memiliki nilai dari nol hingga gaya gesek maksimum. Setiap gaya yang lebih kecil dari gaya gesek maksimum yang berusaha untuk menggerakkan salah satu benda akan dilawan oleh gaya gesekan yang setara dengan besar gaya tersebut namun berlawanan arah. Setiap gaya yang lebih besar dari gaya gesek maksimum akan menyebabkan gerakan terjadi. Setelah gerakan terjadi, gaya gesekan statis tidak lagi dapat digunakan untuk menggambarkan kinetika benda, sehingga digunakan gaya gesek kinetis. Gaya gesek kinetisGaya gesek kinetis (atau dinamis) terjadi ketika dua benda bergerak relatif satu sama lainnya dan saling bergesekan. Koefisien gesek kinetis umumnya dinotasikan dengan μk dan pada umumnya selalu lebih kecil dari gaya gesek statis untuk material yang sama.
GAYA GESEKAN Al-Irsyad, Irmawati Amir, Muhammad Rizal Fahlepy*), Novelita Tabita Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar Abstrak. Telah dilakukan praktikum atau percobaan gaya gesekan dimana tujuan dari praktikum ini adalah mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan, memahami konsep gaya gesekan statik dan kinetik, serta menentukan koefisien gesek statik dan kinetik. Adapun alat dan bahan yang dibutuhkan adalah neraca pegas 0-5 N, katrol meja, balok dimana terdapat tiga permukaan yang berbeda-beda dan diujungnya terdapat stecker, tali, tiga buah beban yang massanya masing-masing 50 gram, papan lintasan, bidang miring, stopwatch, dan meteran. Didalam percobaan kali ini terdapat empat kegiatan, pertama hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan, kedua hubungan antar keadaan permukaan dengan gaya gesekan, ketiga menentukan koefisien gesekan statis pada bidang miring, dan keempat menentukan koefifien gesekan kinetik pada bidang mirimg. Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulkan bahwa besarnya gesek kinetik dan gaya gesek statis suatu benda itu dipengaruhi oleh besar gaya normal, gaya tarik, koefisien gesek, dan permukaan benda. Kata kunci: gaya normal, gaya gesek statik, gaya gesek kinetik, koefisien gesek statik, koefisien gesek kinetik.
Sebuah balok yang didorong diatas meja kana bergerak bila sebuah balok masssanya m, kita lepaskan dengan kecepatan awal Vo pada sebuah bidang horizontal, maka balok itu akhirnya akan berhenti. Ini berarti didalam gerakan balok mengalami perlambatan, atau ada gaya yang menahan balok, gaya ini yang disebut dengan gaya gesekan. Besarnya gaya gesekan ditentukan oleh koefisien gesekan antar kedua permukaan benda dan gaya nurmal. Besarnya koefisien gesekan ditentukan oleh kekasaran permukaan bidang dan benda. Gaya gesekan dibagi menjadi dua yaitu: gaya gesekan statis (fs) dan gaya gesekan kinetik (fk). Sebuah titik beratnya W, berada pada bidang mendatang yang kasar, kemudian ditarik oleh gata F seperti pada Gambar 4.1 dibawah ini. Arah gaya gesekan f berlawanan arah dengan gaya penyebabnya F, dan berlaku:
Gaya gesekan antara dua permukaan yang saling diam satu terhadap yang lain disebut gaya gesekan statis. Gaya gesekan statis yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Sekali gerak telah dimulai, gaya gesekan antar kedua permukaan biasanya berkurang sehingga diperlukan gaya yang lebih kecil untuk menjaga agar benda bergerak beraturan. gaya yang bekerja antara dua permukaan yang saling bergerak relatif disebut gaya gesekan kinetik. Jika fs menyatakan besar gaya gesekan statik maksimum, maka: Dengan μ_s adalah koefisien gesekan statik dan N adalah besar gaya normal. Jika fs menyatakn besar gaya gesekan kinetik, maka: Dengan μk adalah koefisien gesekan kinetik. Bila sebuah benda dalam keadaan diam pada suatu bidang datar, dan kemudian bidang tempat benda tersebut dimiringkan perlahan-lahan sehingga membentuk sudut ɵ sampai benda tepat akan bergerak, koefisien gesekan statik antara benda dan bidang diberikan oleh persamaan, Dengan θc adalah sudut pada saat benda tepat akan bergerak, yang disebut sudut kritis. Koefisien gesekan statik merupakan nilai tangen sudut kemiringan bidang, dengan keadaan benda tepat akan bergerak/meluncur. Pada sudut-sudut yang lebih besar dari θc, balok meluncur lurus berubah beraturan ke ujung bawah bidang miring dengan percepatan: Dimana θ adalah sudut kemiringan bidang dan μk adalah koefisien gesekan kinetik antara benda dengan bidang. Dengan mengukur percepatan as, maka koefisien gesekan μk dapat dihitung.
Definisi Operasional Variabel
Menarik balok dengan neraca pegas seprti pada gambar di bawah ini:
 Mengamati penunjukkan neraca pegas pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergelak lurus beraturan. menambahkan beban diatas balok, dan mengamati penunjukkan neraca pegas pada saar balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergerak lurus beraturan. Melakukan beberapa kali dengan mengubah-ubah penambahan beban diatas balok. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan. Mengganti permukaan balok dengan balok yang lebih kasar / halus. Mengamati penunjukkan pegas pada saat balok tepat akan bergerak dan pada saat balok bergerak lurus beraturan. melakukan kegiatan ini beberapa kali dengan mengganti permukaan balok dengan yang lebih kasar/halus. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamtan.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA Jenis permukaan adalah balok dengan 3 permukaan yang berbeda. Tabel 1. Hubungan antara gaya tarik dengan gaya normal
Gaya normal = |1,50 ± 0,05| N Tabel 2. Hubungan antara jenis permukaan dengan gaya tarik.
Tabel 3. Gaya gesekan statik pada bidang miring
Massa beban = |0,90±0,05|N Sudut kemiringan = |21,0±0,5|°
Tabel 4. Gaya gesekan kinetik pada bidang miring
Untuk analisis data hasil pengukuran dan ketidakpastian praktikum gaya gesekan dapat di download di sini PDF WORD PEMBAHASAN Pada percobaan kali ini yaitu gaya gesekan yang mempunyai dua tujuan yaitu mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesekan,dan memahami konsep gaya gesekan statik dan kinetik, menentukan koefisien gesek statik dan kinetik. Adapun alat dan bahan yang dibutuhkan adalah neraca pegas 0-5 N, katrol meja, balok dimana terdapat tiga permukaan yang berbeda-beda dan diujungnya terdapat stecker, tali, tiga buah beban yang massanya masing-masing 50 gram, papan lintasan, bidang miring, stopwatch, dan meteran. Didalam praktikum ini telah dilakukan empat kegiatan, yang pertama menentukan hubungan antara gaya normal dengan gaya gesekan, kedua menentukan hubungan antara jenis permukaan dengan gaya gesekan, ketiga menentukan besarnya gaya gesek statis pada bidang miring, dan yang keempat menentukan besarnya gaya gesekan kinetik pada bidang miring. Dari kegiatan yang telah kami lakukan kami memperoleh data yang berbeda dari kegiatan pertama sampai dengan kegiatan terakhir hal ini disebabkan karena adanya berbagai faktor yang mempengaruhi gesekan yang dialami oleh benda yakni diantaranya gaya normal, gaya tarik, jenis permukaan benda, koefisien gesekan statik dan koefisien gesekan kinetik. Pada kegiatan pertama yang menjadi variable kontrol adalah jenis permukaan,dan variabel manipulasinya adalah gaya normal benda, dimana gaya normal yang kami gunakan adalah 0,90 N; 1,50 N; 2,20 N; 2,50 N serta variabel responnya adalah gaya tarik (N). Pada kegiatan ini kami menghitung besar koefisien gesekan statik yang dihasilkan ketika benda tepat akan bergerak dan menghitung koefisien gesekan kinetik ketika benda bergerak lurus beraturan. Dari hasil pengamatan, kami peroleh koefisien gesekan statik ketika benda tepat akan bergerak yaitu μs= |0,187 ± 0,035| dengan KR = 1,88% dan DK= 98,12%, dan besar koefisien gesekan kinetik yang dihasilkan oleh balok ketika bergerak lurus beraturan adalah μk = |0,465 ± 0,009| dengan KR = 2,11% dan DK = 97,89%. Pada kegiatan kedua yang menjadi variabel manipulasi adalah jenis permukaan benda, dimana besar koefisien gesek statis dan kinetik setiap permukaan berbeda tergantung dari tingkat kekasaran suatu permukaan benda tersebut, sehingga dari hasil pengamatan dapat diperoleh bahwa pada jenis permukaan I memiliki koefisien gesek statis sebesar μs = |1,2 ± 0,2| dengan KR = 13,04% dan DK= 86,96% sedangkan koefisien kinetik yang dihasilkan yakni μk = |0,050 ± 0,010| dengan KR = 20% dan DK = 80%. Pada jenis permukaan II memiliki koefisien gesek statik sebesar μs = |1,51 ± 0,07| dengan KR = 4,63% dan DK = 95,37% sedangkan koefisien gesekan kinetik yang dihasilkan adalah μk = |0,93 ± 0,09| dengan KR = 9,68 dan DK = 90,32. Pada jenis permukaan III memiliki koefisien gesekan statik sebesar μs = |1,2 ± 0,2| dengan KR = 16,10% dan DK = 83,90%, sedangkan koefisien gesekan kinetik yang dihasilkan sebesar μk = |0,62 ± 0,06| dengan KR = 9,68% dan DK = 90,32%. Dari koefisien gesekan statik dan keofisien kinetik yang diperoleh dari jenis permukaan yang memiliki koefisien gesek statik terbesar adalah permukaan II sebesar μs = |1,51 ± 0,07|dan yang memiliki koefisien gesek statik yang terkecil adalah permukaan I sebesar μs = |1,2 ± 0,2| sedangkan yang memiliki koefisien gesek kinetik terbesar adalah jenis permukaan II sebesar μ_k=|0,93±0,09| dengan KR = 9,68% dan DK = 90,32% sedangkan yang memiliki koefisien gesek kinetik yang terkecil adalah jenis permukaan I sebesar μk=|0,050±0,010| dengan KR = 20% dan DK = 80 %. Pada kegiatan ketiga yang menjadi variabel manipulasi adalah gaya berat dan variabel responnya adalah sudut kritis, berdasarkan hasil pengamatan dan analisis data besar koefisien gesek statik yang dihasilkan benda bergantung pada besarnya gaya berat benda. Untuk gaya berat benda = 0,90 N memiliki koefisien gesek statik sebesar μs = |0,29 ± 0,012| μs dengan KR = 55,04% dan DK = 44,69%. Untuk gaya berat benda = 1,50 N memiliki koefisien gesek statik sebesar μ_s=|0,19±0,13| dengan KR = 68,78% dan DK = 31,22%. Untuk gaya berat benda = 2,20 N memiliki koefisien gesek statik sebesar μs = |0,16 ± 0,01| dengan KR = 46,34% dan DK = 53,66%. Untuk gaya berat benda = 2,50 N memiliki koefisien gesek statik sebesar μs = |0,15 ± 0,02| dengan KR = 10,45% dan DK = 89,54%. Pada kegiatan keempat yang menjadi variable manipulasi adalah jarak tempuh dan variabel responnya adalah waktu tempuh, semakin besar jarak tempuh maka semakin besar pula waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak tersebut dan besar koefisien gesekan kinetik yang dihasilkan |0,425 ± 0,017 | μk dengan KR = 2,72% dan DK = 97,28 %. Dari semua data yang telah diperoleh dalam praktikum gaya gesekan yang telah kami peroleh itu memiliki data yang berbeda-beda dari kagiatan I sampai dengan kegiatan IV, hal ini dikarenakan gaya gesek yang bekerja pada benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu gaya normal, gaya tarik, koefisien gesekan, dan permukaan benda.
Dari hasil pengamatan yag telah kami lakukan bahwa setiap gesekan yang terjadi yang diakibatkan oleh gesekan antara dua permukaan benda itu dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor yang mempengaruhi gaya gesekan tersebut adalah gaya normal, gaya tarik, koefisien gesekan statik, koefisien gesekan kinetik dan permukaan benda. Melalui praktikum atau hasil pengamatan dapat diketahui bahwa konsep gaya gesek statis adalah gaya yang terjadi antara permukaan dua benda yang saling berinteraksi tepat akan bergerak, sedangkan konsep gaya gesek kinetik adalah gaya yang terjadi antara permukaan dua benda yang saling berinteraksi ketika suatu benda sudah bergerak. Gaya yang dihasilkan oleh gesekan statis lebih besar dari gesekan kinetik, hal itu dipengaruhi oleh jenis permukaan, gaya tarik, dan gaya berat suatu benda. Koefisien gesekan statik dan koefisien gesekan kinetik dapat di tentukan dengan menggunakan persamaan μs=fs/N dan μk=fk/N serta μs = tan θc. Besar kecilnya nilai koefisien gesekan statik dan koefisien gesekan kinetik itu dipengaruhi oleh gaya gesekan statik, gaya gesekan kinetik dan gaya normal serta besarnya sudut yang dibentuk. REFERENSI Buku Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1 Unit Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar 1. Penerbit: Institut Teknologi Bandung D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. 2011. Fundamental of Physics. 9th Edition. Penerbit: John Wiley & Sons |
Bagaimana hubungan kekasaran permukaan dengan gaya gesekan?
Pos Terkait
Copyright © 2024 berikutyang Inc.
