Secara mudah, Kita sanggup mengartikan gaya sebagai tarikan atau dorongan yang mengakibatkan perubahan keadaan benda. Umumnya benda-benda yang memperoleh gaya akan mengalami perubahan-perubahan, antara lain dari benda membisu menjadi bergerak atau sebaliknya benda bergerak menjadi diam, selain itu juga sanggup mempercepat atau memperlambat gerak benda, sanggup juga merubah arah gerak benda ataupun merubah bentuk/ukuran benda. Namun dalam beberapa hal ada juga benda yang mengalami gaya tetapi tidak mengalami perubahan gerakan ataupun bentuk. Misalnya
ketika kita sedang duduk belajar, gaya gravitasi bekerja pada kita, namun kita tetap diam. Dalam keadaan tertentu gaya sanggup mengakibatkan benda bergerak, namun adakalanya dalam keadaan yang lain benda tersebut tetap diam. Hal ini terjadi alasannya ialah gaya total atau resultan dari gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol. Misalnya ketika kita mendorong meja ke depan ternyata gaya yang kita kenakan dilawan dengan gaya tabrakan meja dengan lantai yang besarnya sama naumn arahnya berlawanan dengan gaya dorong yang kita kerjakan. Keadaan ini disebut dengan keadaan kesetimbangan (equilibrium).
1. GAYA GESEKAN
ketika kita sedang duduk belajar, gaya gravitasi bekerja pada kita, namun kita tetap diam. Dalam keadaan tertentu gaya sanggup mengakibatkan benda bergerak, namun adakalanya dalam keadaan yang lain benda tersebut tetap diam. Hal ini terjadi alasannya ialah gaya total atau resultan dari gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol. Misalnya ketika kita mendorong meja ke depan ternyata gaya yang kita kenakan dilawan dengan gaya tabrakan meja dengan lantai yang besarnya sama naumn arahnya berlawanan dengan gaya dorong yang kita kerjakan. Keadaan ini disebut dengan keadaan kesetimbangan (equilibrium).
1. GAYA GESEKAN
Yaitu gaya sentuh yang muncul jikalau permukaan dua zat padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya tabrakan sejajar dengan permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak relatif antara ke dua benda tersebut.
Ada dua jenis gaya tabrakan yang bekerja pada benda, yaitu:
a. Gaya Gesekan Statis ( fs )
Gaya tabrakan statis bekerja ketika benda dalam keadaan membisu dan nilainya mulai dari nol hingga suatu harga maksimum. Jika gaya tarik/dorong yang bekerja pada suatu benda lebih kecil dari gaya tabrakan statis maksimum, maka benda masih dalam keadaan membisu dan gaya tabrakan yang bekerja pada benda mempunyai besar yang sama dengan nilai gaya tarik/dorong pada benda tersebut. Besarnya gaya tabrakan statis maksimum ialah :
dimana µs ialah koefisien tabrakan statis dan N ialah gaya Normal.
Besarnya gaya normal ( N ) tergantung besarnya gaya tekan benda terhadap bidang secara tegak lurus. Keterangan lebih lanjut perihal gaya Normal silahkan baca lebih detail dalam artikel aku yang lain dengan mengklik link di bawah ini :
dalam 2 artikel di atas bahu-membahu rumus-rumus yang berkaitan dengan gaya tabrakan telah dibahas. Sehingga pembahasan aku kali ini lebih menekankan pada aspek teoritis dan referensi soal untuk menambah kepahaman.
b. Gaya tabrakan kinetis ( fk )
Gaya tabrakan kinetis yaitu gaya tabrakan yang bekerja pada benda ketika benda sudah bergerak. Nilai gaya tabrakan kinetis selalu tetap, dan dirumuskan dengan :
dimana µk ialah koefisien tabrakan kinetis benda
Antara koefisien tabrakan statis dan kinetis mempunyai nilai yang berbeda, nilai koefisien tabrakan statis selalu lebih besar daripada nilai koefisien tabrakan kinetis benda.
Untuk sebuah benda membisu yang terletak diatas sebuah bidang datar bernafsu dan diberi gaya F, maka :
2. GAYA GESEKAN DAN HUKUM NEWTON
Hukum Newton I : Benda yang membisu akan tetap membisu selama jumlah gaya yang bekerja padanya sama dengan nol atau benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap selama resultan gaya yang bekerja padanya sama dengan nol.
Hukum Newton II : Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya total pada sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total tersebut pada arah yang sama dan berbanding terbalik dengan massa dari benda.
Hukum Newton III : Jika sebuah benda menawarkan gaya pada benda lain, maka benda itu akan menerima gaya dari benda lain itu dengan besar gaya yang sama dan arah yang berlawanan dari gaya pertama.
Contoh :
Sebuah balok bermassa 4 kg terletak membisu pada bidang datar. Hitunglah: Gaya tabrakan benda dan percepatan benda jikalau lantai bernafsu dengan µs = 0,4 dan µk = 0, 2 dan :
a. ditarik dengan gaya F = 10 N
b. ditarik dengan gaya F = 16 N
c. ditarik dengan gaya F = 20 N
Jawaban :
Diagram gaya untuk perkara ini ialah sebagai berikut :
Untuk perkara ini ( benda membisu ), maka kita harus menguji besarnya gaya tabrakan statis (fs) dan gaya tabrakan kinetis (fk).
Dari aturan Newton II yaitu ΣF = Σma
Kearah vertikal (sumbu y), benda membisu (a = 0)
ΣF = 0
N – w = 0 sehingga N = w
N = m g
N = 4 . 10 = 40 N
• Besarnya gaya tabrakan statis fs ialah
fs = µs.N = 0,4.40 = 16 N
• Besarnya gaya tabrakan kinetis fk ialah
fk = µk.N = 0,2.40 = 8 N
a. untuk F = 10 N
Karena gaya F < fS maka balok masih dalam keadaan diam, sehingga gaya tabrakan yang bekerja pada benda ialah fg = F = 10 N
b. untuk F = 16 N
Karena F = fs, maka balok masih juga dalam keadaan membisu (keadaan ini sering disebut dengan benda sempurna ketika akan bergerak), maka besarnya gaya tabrakan ialah fg = F = fs = 16 N
c. untuk F = 20 N
Karena F > fs maka balok sanggup bergerak, sehingga gaya tabrakan yang dipakai ialah gaya tabrakan kinetis, yaitu sebesar 8 N. Percepatan untuk benda yang bergerak ini sanggup dihitung dengan memakai Hukum Newton II, Karena benda bergerak pada arah sumbu x, maka :
ΣFx = m.a
F – fk = m.a
20 – 8 = 4a
a = 3 m/s2
Dari sini sanggup kita lihat, bahwa pada benda bekerja gaya tabrakan statis atau kinetis, tergantung pada seberapa besar gaya yang bekerja pada benda. Khusus untuk gaya tabrakan statis bahu-membahu mempunyai nilai dari minimum hingga nilai maksimalnya yaitu fs (ketika benda sempurna akan bergerak), sedangkan gaya tabrakan kinetis hanya mempunyai satu nilai saja. Sehingga grafik relasi antara gaya luar dan gaya tabrakan yang mempengaruhi benda yang dalam keadaan diam, sanggup digambarkan sebagai berikut :
Sumber http://mediabelajaronline.blogspot.comDiagram gaya untuk perkara ini ialah sebagai berikut :
Untuk perkara ini ( benda membisu ), maka kita harus menguji besarnya gaya tabrakan statis (fs) dan gaya tabrakan kinetis (fk).Dari aturan Newton II yaitu ΣF = Σma
Kearah vertikal (sumbu y), benda membisu (a = 0)
ΣF = 0
N – w = 0 sehingga N = w
N = m g
N = 4 . 10 = 40 N
• Besarnya gaya tabrakan statis fs ialah
fs = µs.N = 0,4.40 = 16 N
• Besarnya gaya tabrakan kinetis fk ialah
fk = µk.N = 0,2.40 = 8 N
a. untuk F = 10 N
Karena gaya F < fS maka balok masih dalam keadaan diam, sehingga gaya tabrakan yang bekerja pada benda ialah fg = F = 10 N
b. untuk F = 16 N
Karena F = fs, maka balok masih juga dalam keadaan membisu (keadaan ini sering disebut dengan benda sempurna ketika akan bergerak), maka besarnya gaya tabrakan ialah fg = F = fs = 16 N
c. untuk F = 20 N
Karena F > fs maka balok sanggup bergerak, sehingga gaya tabrakan yang dipakai ialah gaya tabrakan kinetis, yaitu sebesar 8 N. Percepatan untuk benda yang bergerak ini sanggup dihitung dengan memakai Hukum Newton II, Karena benda bergerak pada arah sumbu x, maka :
ΣFx = m.a
F – fk = m.a
20 – 8 = 4a
a = 3 m/s2
Dari sini sanggup kita lihat, bahwa pada benda bekerja gaya tabrakan statis atau kinetis, tergantung pada seberapa besar gaya yang bekerja pada benda. Khusus untuk gaya tabrakan statis bahu-membahu mempunyai nilai dari minimum hingga nilai maksimalnya yaitu fs (ketika benda sempurna akan bergerak), sedangkan gaya tabrakan kinetis hanya mempunyai satu nilai saja. Sehingga grafik relasi antara gaya luar dan gaya tabrakan yang mempengaruhi benda yang dalam keadaan diam, sanggup digambarkan sebagai berikut :
EmoticonEmoticon