Gesekan & Centripetal

Posted on November 20, 2014        Written by Ade

MOTO-PRIX-FRA-GP

Dalam pengalaman sehari-hari, tentu kita sering menjumpai adanya gaya gesek. Pernahkah kalian bertanya, apa yang memampukan telapak kaki kita dapat menapak dan melangkah di lantai ketika kita berjalan. Tentu, ada otot-otot yang menggerakkan kaki, namun dalam hal ini jika kita memikirkan apa yang terjadi antara telapak kaki dan permukaan lantai, maka gaya geseklah yang memampukan telapak kaki dapat menapak lantai dan melangkah di atas lantai tersebut.

Gaya Gesek

Gaya gesek dapat memberi dampak yang menguntungkan, seperti memampukan kita berjalan, memampukan roda kendaraan dapat mencengkeram jalanan. Namun, gaya gesek juga dapat memberi suatu dampak yang merugikan seperti menghasilkan panas yang tidak diinginkan pada saat benda melaju di permukaan yang kasar. Dalam fisika, gaya gesek merupakan sebuah gaya yang sangat sering muncul dan memberi suatu dampak dalam gerak benda.

image
Pernahkah kamu membayangkan tidak ada gaya gesek dalam hidup?

Dalam bagian ini, kita akan meninjau secara sederhana mengenai gaya gesek yang ada di dalam fisika yakni gaya gesek yang terjadi antara dua permukaan benda pada saat salah satu benda dikenai suatu gaya tarik atau gaya dorong. Gaya gesek termasuk suatu fenomena yang rumit dan apa yang kita pelajari di sini adalah sebuah pembahasan yang sangat sederhana tentang gaya gesek. Namun, hal ini diharapkan memberi sebuah dasar tentang gaya gesek.

Gaya Gesek Statik dan Kinetik

Cobalah percobaan sederhana berikut. Tarik/doronglah sebuah balok yang terletak di sebuah lantai/permukaan mendatar. Rasakan bagaimana gaya tarik/dorong yang kamu berikan meningkat secara perlahan untuk dapat akhirnya menggerakkan balok itu. Di sini, kamu dapat merasakan bahwa ketika kamu menarik/mendorong balok tersebut dengan gaya yang sangat kecil maka balok tersebut belumlah bergerak. Namun, ketika kamu memberi suatu gaya tarik/dorong yang cukup besar, akhirnya balok tersebut mulai bergerak. Di sini kita belajar bahwa untuk menggerakkan sebuah benda, kita memerlukan suatu gaya minimum untuk membuat benda tersebut bergerak. Jadi ketika balok tersebut belum bergerak ada sebuah gaya gesek yang bekerja menahan gaya yang kamu berikan. Gaya gesek ini dinamakan gaya gesek statik. Akhirnya, ada suatu nilai gaya gesek statik yang harus dilampaui untuk membuat sebuah benda dapat bergerak. Gaya gesek statik ini dinamakan gaya gesek statik maksimum.

image
Sebuah balok yang ditarik oleh sebuah gaya dan mendapat gaya gesek dari lanyai. Tampak diperbesar kekasaran permukaan antara permukaan kontak.

Kemudian, setelah benda bergerak, maka terdapat gaya gesek kinetik yang bekerja. Gaya gesek kinetik ini bersifat relatif stabil/konstan ketika benda sudah bergerak, meskipun gaya tarik/dorong yang kita kerjakan nilainya berubah.

Besar gaya gesek statik maksimum dan gaya gesek kinetik dipengaruhi oleh dua hal:

1. kekasaran permukaan antara benda-benda yang bergesekan.
2. gaya normal antara benda.

Secara umum, kekasaran permukaan antara benda dinyatakan dalam sebuah nilai yang dinamakan koefisien gesek, dimana nilai koefisien gesek menyatakan perbandingan antara besar gaya gesek dan besar gaya normal.

koefisien gesek

Lalu, besar gaya gesek statik maksimum yang harus dilewati untuk membuat benda bergerak adalah:

gesekan statik

Sementara besar gaya gesek kinetik adalah:

gesekan kinetik

Secara grafik, antara gaya tarik dan gaya gesek yang bekerja pada saat benda masih diam sampai dengan benda bergerak dapat digambarkan sebagai berikut :

 

image
Grafik antara gaya gesek f terhadap gaya tarik yang kita kerjakan, F.

 

Latihan soal gaya gesek

  1. Sebuah balok bermassa 1 kg berada di meja mendatar yang kasar dengan koefisien gesek kinetik μk = 0.5. Jika balok tersebut ditarik oleh gaya tarik F = 20 N mendatar selama 5 detik lalu gaya tarik F tersebut dihilangkan. Hitunglah jarak total yang ditempuh oleh balok tersebut !gesekan1
  2. Sebuah balok memiliki gaya gravitasi m.g sebesar 100 N, ditarik oleh gaya 25 N mendatar. Jika lantai kasar dengan koefisien gesek statik 0.4. Apakah balok tersebut bergerak ? Berapa gaya geseknya ?gesekan2
  3. Sebuah balok memiliki gaya gravitasi m.g sebesar 100 N, di atas lantai yang kasar dengan koefisien gesek statis 0.6, Jika balok tsb dikenai gaya luar yang memiliki komponen pada arah mendatar dan arah vertikal seperti pada gambar, apakah balok dapat bergerak ? berapakah gaya geseknya ?
  4. Dua buah balok terhubung oleh seutas tali melewati katrol. Balok m1 = 2 kg dan m2 = 4 kg. Balok m1 terletak pada sebuah bidang miring seperti pada gambar. Jika koefisien gesek balok m1 dengan permukaan bidang miring adalah sebesar 0.2. Sudut kemiringan bidang miring θ adalah 37º. Berapakah percepatan dan tegangan tali yang bekerja pada kedua balok?newton3
  5. Sebuah balok terletak di suatu bidang datar ditarik oleh suatu gaya yang konstan F. Jika lintasan yang akan ditempuh oleh balok tersebut setengahnya adalah permukaan yang licin dan setengahnya adalah permukaan yang kasar. Pada saat melewati permukaan yang licin, balok bergerak dengan percepatan a, sedangkan saat melewati permukaan yang kasar, balok bergerak dengan percepatan sebesar ¼ a. Apabila saat balik bergerak dari A ke B memerlukan waktu t, berapakah waktu yang diperlukan untuk bergerak dari B ke A ? Anggap saat bergerak dari B ke A, balok kembali dikenai gaya F searah dengan gerak bendasoal5 gesekan

 

 

Gaya Centripetal

Tentunya ketika kita belajar tentang gerak melingkar beraturan, kita sudah mengenal bahwa kecepatan benda mengalami perubahan yang dikarenakan oleh perubahan arah kecepatan benda. Hal ini membuat benda yang bergerak melingkar beraturan memiliki sebuah percepatan yang timbul dari perubahan kecepatan tersebut. Percepatan ini dinamakan sebagai percepatan centripetal. Kemudian dalam topik Hukum Gerak Newton, kita juga telah belajar bagaimana percepatan yang dimiliki oleh suatu benda sebanding dengan total gaya yang bekerja pada benda tersebut. Total gaya ini, pada benda yang bergerak melingkar dinamakan sebagai Gaya Centripetal.

3

Jadi ketika ada sebuah benda yang bergerak melingkar maka terdapat gaya yang bekerja dengan arah menuju ke pusat lingkaran, sama seperti arah percepatan centripetal.

Dimana secara umum besar gaya centripetal yang bekerja pada benda yang bergerak melingkar dapat dinyatakan sebagai berikut:

rumus fcp

Dalam bagian ini kita akan belajar menganalisa gaya-gaya yang bekerja pada benda yang sedang bergerak melingkar dan menentukan gaya-gaya manakah yang menjadi gaya centripetal pada benda tersebut.

Silakan lihat Playlist video Gaya Gesek & Centripetal berikut ini:

Latihan soal gaya centripetal

    1. Permainan Bianglala, mainan berupa kereta yang diputar oleh roda yang besar! Jika kita nimbang badan di dalamnya, dimanakah posisi kereta yang akan menunjukkan berat yang tertimbang dengan nilai yang paling besar?bianglala
    2. Permainan roller coaster bernama “Halilintar” adalah salah satu permainan yang menarik. Pada saat roller coaster melintasi lintasan “hamper melingkar”/loop, dimanakah letak saat badan kamu mengalami gaya tekan yang paling besar ? di atas loop atau saat mendarat/di bawah loop?halilintar21web
    3. Ontang Anting atau kursi-kursi yang tergantung lalu diputar bersama-sama. Jika putaran Ontang-Anting itu makin cepat, bagaimana sudut antara tali dengan poros rotasi Ontang Anting tersebut?ontang-anting
    4. Dalam permainan Komidi putar, manakah bagian yang memiliki kecepatan sudut putaran lebih besar ? bagian dalam atau bagian luar ?komedi putar
    5. Perhatikan gambar ini, sebuah massa m = 20 gram terhubung dengan massa M = 40 gram yang menggantung vertikal. Jika kemudian massa m bergerak melingkar dengan jari-jari r = 20 cm. Berapakah besar kecepatan sudutnya aga massa M tidak bergerak?Berapakah periode gerak melingkar tersebut?circular1
    6. Sebuah balok bermassa m = 100 gram bergerak melingkar di bagian dalam suatu silinder yang berjari-jari r = 20 meter. Jika koefisien gesek statik antara benda dan permukaan bagian dalam silinder adalah m = 0.4. Berapakah frekuensi putaran benda tersebut?circular2
    7. Sebuah benda bermassa m = 1.34 kg ditahan oleh dua buah tali seperti pada gambar. Jika benda tersebut bergerak melingkar dalam bidang horizontal. Tentukan besar tegangan pada kedua tali jika bandul berputar dengan kecepatan 2 putaran tiap detik!circular3
    8. Sebuah benda bermassa m = 50 gram ditahan oleh dua buah tali seperti pada gambar. Jika benda tersebut bergerak melingkar dalam bidang vertikal. Tentukan tegangan tali pada saat benda berada di puncak dan di posisi terendah pada lintasannya jika benda berputar dengan kecepatan 60 rpm!circular6
    9. Sebuah ayunan konis (kerucut) berputar seperti pada gambar dengan sudut kemiringan q. Tentukan besar kecepatan linear benda (v)!circular5
    10. Sebuah balok berputar pada bagian dalam sebuah corong seperti pada gambar dengan jari-jari lintasan r = 5 meter. Jika koefisien gesek statik antara permukaan balok dengan corong adalah m = 0.5. Tentukan besar kecepatan linear maksimum dan minimum balok.circular9
    11. Sebuah balok bergerak melingkar di bagian luar sebuah kerucut seperti pada gambar. Jika koefisien gesek statik antara balok dan lintasan adalah m = 0.8. Tentukan besar kecepatan v agar balok tetap berada pada lintasannya!circular8

Silakan lihat ringkasan dan kartu belajar tentang Gaya Gesek & Centripetal di sini:



Leave a Reply


Calendar

September 2017
M T W T F S S
« May    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

Support Us

Galileo To Einstein is entirely supported and maintained by generous people who are very passionate about education. We will always improve its service and keep it for free for

View details

Sitemap