BELAJAR FISIKA BERSAMA KAK ROS: GAYA GESEKAN

A. TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Mempelajari gaya-gaya apa saja yang bekerja pada benda yang bergerak terhadap permukaan kasar

2. Membedakan antara gaya gesek statis dan dinamis

3. Mempelajari keadaan-keadaan benda yang bergerak terhadap permukaan kasar

B. MATERI AJAR

Jika 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.

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

Selama benda ditarik dengan suatu gaya pada bidang singgung benda tersebut, timbul gaya gesekan yang disebut gaya gesekan statis yang diberi lambang “ƒ_s”. Gaya gesekan statis dapat dinyatakan dengan persamaan:

ƒ_s = μ_s . N

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 diatas maka besar gaya 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 “fs(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 “f_k” dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

ƒ_k = μ_k . N

ƒ_k = gaya gesekan kinetis (dinamis)

μ_k = koefisien gesekan kinetis (dinamis)

N = gaya normal

Berdasarkan uraian di atas diperoleh pengertian bahwa koefisien gesekan kinetis adalah koefisien gesekan yang timbul selama benda bergerak. Nilai μs ≥ μk.

C. KUIS

Jawablah beberapa pertanyaan berikut ini!

1. nilai F < f_s(max), maka keadaan benda ....

2. nilai F = f_s(max), maka keadaan benda ....

3. nilai F > f_s(max), maka keadaan benda ....

4. selama benda bergerak berlaku hukum II newton yang dapat dinyatakan dengan persamaan ....

Untuk membantu menjawab pertanyaan di atas marilah lakukan simulasi virtual buatan Universitas Colorado yang disebut Phet Simulation berikut ini :

1. Simulasi F < f_s(max)

Kondisikan koefisien gesek statis dan dinamis pada posisi 2.0, massa benda 50 kg, dan percepatan grafitasi bumi 10 m/s². Aplikasikan gaya kurang dari 1000 N dan amati apa yang terjadi.

2. Simulasi F = f_s(max)

Kondisikan koefisien gesek statis dan dinamis pada posisi 2.0, massa benda 50 kg, dan percepatan grafitasi bumi 10 m/s². Aplikasikan gaya sebesar 1000 N dan amati apa yang terjadi.

3. Simulasi F > f_s(max)

Kondisikan koefisien gesek statis dan dinamis pada posisi 2.0, massa benda 50 kg, dan percepatan grafitasi bumi 10 m/s². Aplikasikan gaya lebih besar dari 1000 N dan amati apa yang terjadi.

4. Simulasi benda yang bergerak

Kondisikan koefisien gesek statis dan dinamis pada posisi 1.0, massa benda 50 kg, dan percepatan grafitasi bumi 10 m/s². Aplikasikan gaya sebesar 1000 N dan amati apa yang terjadi.