Gaya Gesek : Pengertian, Rumus dan Contoh Soal - jessipermata

 Gaya Gesek

( Gaya Gesek : Pengertian, Rumus dan Contoh Soal  )

Beberapa pengertian :

1.  Gaya gesek akan muncul jika ada kekasaran dari  permukaan benda yang bersentuhan

2.  Kekasaran   permukaan benda dinyatakan dengan koefisien gesek

( μ_s dan μ_k )

3.  Semakin kasar permukaan benda yang bergesekan , semakin besar pula koefisien gesekannya

4.  Koefisien gesek statis bekerja saat benda diam ( μ_s ) sedangkan  koefisien gesek kinetik bekerja saat benda bergerak ( μ_k )

5.  Nilai μ_s > μ_k  , selalu

6.  Besarnya gaya gesek tidak bergantung pada luas bidang yang bergesekan , tetapi bergantung pada kekasaran permukaan dan besarnya gaya normal

7.  Arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah benda

 

Gaya gesek pada bidang datar

1. benda diam atau benda tepat akan bergerak

Rumus :

ΣF = 0

F – f_s = 0

 Keterangan :

Jika F < f_s  , artinya benda diam

Jika F  = f_s  , artinya benda tepat akan bergerak

Jika F > f_s  , artinya benda bergerak

 

Gaya gesek statis ( f_s )

Yaitu gaya yang timbul saat benda diam

Rumus :

 

f_s = μ_s N

 

Gaya gesek kinetik ( f_k )

Yaitu gaya yang timbul saat benda diam

Rumus :

 

f_k = μ_k N

 

keterangan :

F = gaya luar yaitu gaya tarik atau gaya dorong ( N )

f_s = Gaya gesek statis ( N )

f_k = Gaya gesek kinetic ( N )

μ_s = koefisien gesek statis ( N )

μ_k = koefisien gesek kinetik ( N )

w = berat benda ( N )

N = gaya normal ( N )

 

2. benda bergerak

Rumus :

ΣF = ma

F – f_k = ma

 keterangan :

a = percepatan benda ( m/s² )

 contoh soal :

1. sebuah benda diletakkan dibidang kasar, jika massa benda 20 kg, koefisien gesek statis 0,4 dan koefisien gesek kinetic 0,2. jika benda ditarik dengan gaya sebesar 60 N,  tentukan :

a. gaya gesek statis dan gaya gesek kinetic

b. apakah benda diam atau bergerak

c. gaya gesek benda

2. sebuah benda diletakkan dibidang kasar, jika massa benda 15 kg, koefisien gesek statis 0,5 dan koefisien gesek kinetic 0,3. jika benda ditarik dengan gaya sebesar 100 N  tentukan :

a. gaya gesek statis dan gaya gesek kinetic

b. apakah benda diam atau bergerak

c. gaya gesek benda

d. percepatan benda

3. Diketahui massa A = 5 kg dan massa B = 10 kg . koefisien gesek antara A dan B = 0,1. Jika koefisien gesekan antara B dengan bidang atau lantai = ½, tentukan besarnya gaya F tepat benda B akan bergerak ( g = 10 m/s² )

 

 

4. Tiga buah balok bermassa m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg dan m₃ = 5kg saling dihubungkan tali dan diletakkan pada suatu permukaan kasar yang kofisien geseknya 0,2. kemudian balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 50 N. jika g = 10 m/s². Tentukan :

a. gaya gesek pada m₁, m₂ dan  m₃

b. percepatan system

c. tegangan tali T₁

d. tegangan tali T₂

5. sebuah benda diletakkan dibidang kasar, jika massa benda 10 kg dengan  koefisien gesek kinetic 0,25 kemudian balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 80 N membentuk sudut 37^o terhadap arah mendatar. jika g = 10 m/s². Tentukan :

tentukan :

a. gaya Normal benda dan gaya gesek kinetik 

b. percepatan benda

6. Tiga buah balok bermassa m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg dan m₃ = 5 kg saling dihubungkan tali dan diletakkan pada suatu permukaan kasar yang kofisien geseknya 0,3. kemudian balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 50 N membentuk sudut 37^o terhadap arah mendatar. jika g = 10 m/s². Tentukan :

a. gaya gesek pada m₁, m₂ dan  m₃

b. percepatan system

c. tegangan tali T₁

d. tegangan tali T₂

7. Dua buah balok bermassa m₁ = 4 kg, m₂ = 6 kg saling dihubungkan tali dan diletakkan pada suatu permukaan kasar yang kofisien geseknya 0,1. kemudian balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 60 N membentuk sudut 53^o terhadap arah mendatar. jika g = 10 m/s². Tentukan :

a. gaya gesek pada m₁ dan  m₂

b. percepatan system

c. tegangan tali T

 

 

 

8. perhatikan gambar di bawah ini. jika massa benda A = 4 kg dan massa benda B = 6 kg dan  koefisien gesek kinetic antara balok A dengan meja 0,2, tentukan :

a. percepatan system

b. c. tegangan tali T

9. perhatikan gambar di bawah ini. jika massa benda A = 40 kg dan massa benda B = 20 kg dan  koefisien gesek kinetic antara balok A dengan meja 0,1 ,  tentukan besar gaya yang harus diberikan agar system bergerak ke kiri dengan percepatan 4 m/s^2.

10.massa balok A dab B pada gambar adalah 20 kg dan 10 kg. koefisien antara balok A dengan bidang adalah 0,1. Untuk mencegah balok B bergerak, massa balok C minimum yang diperlukan adalah..

Tugas 4

Gaya - gaya yang bekerja pada benda di bidang miring  ( Licin )

a. benda tidak diberi gaya luar F ( turun sendiri )

Rumus :

ΣF = m a

w sin α = m a

b. benda  ditarik gaya luar sebesar F ke atas

Rumus :

ΣF = m a

F - w sin α = m a

F - mg sin α = m a

 

c. benda  ditarik gaya luar sebesar F ke bawah

Rumus :

ΣF = m a

w sin α - F = m a

mg sin α – F = m a

contoh soal :

1. sebuah benda bermassa 15 kg terletak di atas bidang miring yang licin. Jika g = 10 m/s² dan sudut kemiringan bidang α = 37⁰, tentukan percepatan benda jika:

a. benda tidak diberi gaya

b. benda di tarik ke atas sebesar 200 N

c. benda di tarik ke bawah sebesar 100 N

Gaya gesek yang bekerja pada bidang miring

a. benda tidak diberi gaya luar F ( turun sendiri )

Rumus :

Gaya normal N

ΣF = 0

N – w cos α = 0

N = w cos α

Gaya gesek f_k

f_k = μ_k N

f_k = μ_k w cos α

arah gerak benda :

ΣF = m a

w sin α - f_k = m a

catatan :

jika benda diam :

arah gerak benda :

ΣF = 0

w sin α - fs = 0

 b. benda  ditarik gaya luar sebesar F ke atas

Rumus :

Gaya normal N

ΣF = 0

N – w cos α = 0

N = w cos α

Gaya gesek f_k

f_k = μ_k N

f_k = μ_k w cos α

 f_k = μ_k w cos α

arah gerak benda :

ΣF = m a

F - w sin α - f_k = m a

 

c. benda  ditarik gaya luar sebesar F ke bawah

Rumus :

Gaya normal N

ΣF = 0

N – w cos α = 0

N = w cos α

Gaya gesek f_k

f_k = μ_k N

f_k = μ_k w cos α

arah gerak benda :

ΣF = m a

F + w sin α - f_k = m a

d. gaya tahan  ( F_tahan )

F_tahan mempunyai sifat sama dengan gaya gesek yaitu melawan arah gerak benda. Tujuannya agar benda berhenti bergerak. Jadi gaya tahan (F_tahan) dan gaya gesek ( f_k ) mempunyai arah yang sama.

Rumus :

Gaya normal N

ΣF = 0

N – w cos α = 0

N = w cos α

Gaya gesek ( f_k )

f_k = μ_k N

f_k = μ_k w cos α

arah gerak benda :

ΣF = m a

w sin α – F_tahan - f_k = m a

keterangan :

F = gaya luar yaitu gaya tarik atau gaya dorong ( N )

F_tahan = gaya tahan yang arahnya melawan gerak benda ( N )

f_s = Gaya gesek statis ( N )

f_k = Gaya gesek kinetic ( N )

μ_s = koefisien gesek statis ( N )

μ_k = koefisien gesek kinetik ( N )

w = berat benda ( N )

N = gaya normal ( N )

 catatan : 

untuk mencari jarak, kecepatan, waktu gunakan rumus GLBB 1,2 dan 3 

Rumus GLBB :

1.  v_t = v_o + at

2.  s  = v_o . t + ½ . a.t²

3.  v_t² = v_o² + 2.a.s

Keterangan :

ΣF = total gaya yang bekerja pada benda ( N )

m = massa benda ( kg )

v_o = kecepatan awal benda ( m/s )

a  = percepatan benda ( m/s² )

v_t = kecepatan akhir benda ( m/s )

t   = selang waktu yang di perlukan ( sekon )

s = jarak tempuh benda ( m )

Soal-soal dan penyelesaiannya :

1. sebuah benda bermassa 8 kg berada di atas bidang miring. Jika benda tepat akan bergerak ke bawah dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s² . tentukan nilai :

a. koefisien gesek statis

b. gaya gesek statis antara benda dan permukaan bidang

2. sebuah balok bermassa 15 kg menuruni  bidang miring yang kasar. Jika koefisien gesek kinetic antara benda dan bidang 0,2 dan sin α = 0,8. Tentukan percepatan benda.

3. sebuah balok bermassa 40 kg di letakkan di atas bidang miring yang kasar, ditarik gaya sebesar F = 416 N ke atas.  Jika koefisien gesek kinetic antara benda dan bidang 0,3. Tentukan percepatan benda.

4. sebuah balok bermassa 50 kg di letakkan di atas bidang miring yang kasar, ditarik ke bawah dengan gaya sebesar F = 60 N.  Jika koefisien gesek kinetic antara benda dan bidang 0,3. Tentukan percepatan benda.

5. Balok menuruni bidang miring yang kasar, sampai di kaki bidang miring dengan kecepatan 10 m/s. jika gaya gesek kinetic yang bekerja adalah 2N, tentukan tinggi bidang miring ( h ).

6. balok meluncur dibidang miring kasar dengan koefisien gesek kinetic 0,5. Maka kecepatan balok saat menyentuh dasar bidang miring adalah…

7. perhatikan gambar di bawah. Jika m₁ = 6 kg, m₁ = 30 kg, g = 10 m/s². Cos α = 3/5 dan μ_k = 0,4. Tentukan :

a. percepatan system ( a )

b. tegangan tali ( T )

8. dua buah balok yang beratnya sama yaitu 40 N dihubungkan denga seutas tali ringan melalui katrol tanpa gesekan sepeti gambar di bawah. Kedua bidang mempunyai koefisien gesek kinetic yang sama 0,2. Jika g = 10 m/s². Tentukan :

a. percepatan system

b. tegangan tali

9. sebuah balok bermassa 2 kg meluncur pada bidang miringkasar dari keadaan diam seperti gambar di bawah ini. Setelah menempuh jarak 4 meter, kecepatan balok 8 m/s. diketahui g = 10 m/s², koefisien gesek kinetic 0,2dan tan α = ¾. Tentukan besar gaya  tahan ( F_tahan ) agar benda berhenti tepat di kaki bidang miring

 

 

 

 

 

 

Share :