Gaya gesek terbagi menjadi Gaya Gesek Statis dan Gaya Gesek Kinetis.
Gaya Gesek Statis ($f_s$)
Gaya Gesek Statis adalah gaya yang bekerja saat benda diam hingga tepat saat benda akan bergerak.
Rumus Gaya Gesek Statis: \[f_s = \mu_s \cdot N\] Gaya Gesek Kinetis ($f_k$)
Gaya gesek kinetis adalah gaya yang bekerja saat benda bergerak.
Rumus Gaya Gesek Statis: \[f_k = \mu_k \cdot N\]
Nilai koefisien gesek kinetis selalu lebih kecil dari koefisien gesek statis untuk benda yang sama ($\small \mu_k<\mu_s$)Cara menganalisa gaya gesekan
Langkah menganalisa gaya gesekan ala Pak Dimpun adalah:
Soal 1 Apabila sebuah benda bergerak dalam bidang datar yang kasar, maka selama gerakannya . . . .
A. gaya normal tetap, gaya gesekan berubah
B. gaya normal berubah, gaya gesekan tetap
C. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap
D. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya berubah
E. gaya normal dan gaya gesekan kadang-kadang berubah dan tetap bergantian
Penyelesaian Fisika: C
Benda bergerak dalam bidang datar yang kasar akan memiliki gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap.
Soal 2 Gaya gesekan statis maksimum terjadi pada saat benda . . . .
A. berhenti
B. tepat akan bergerak
C. telah bergerak
D. berhenti atau bergerak lurus beraturan
E. bergerak lurus berubah beraturan
Penyelesaian Fisika: B
Gaya gesekan statis maksimum terjadi pada saat benda tepat akan bergerak.
Soal 3 Besar koefisien gesekan pada benda bergantung pada . . . .
A. massa benda yang bersentuhan
B. kecepatan benda yang bersentuhan
C. kekasaran permukaan benda yang bersentuhan
D. bentuk benda yang bersentuhan
E. posisi benda yang bersentuhan
Penyelesaian Fisika: C
Besar koefisien gesekan pada benda bergantung pada kekasaran permukaan benda yang bersentuhan.
Soal 4 Koefisien gesek statis antara sebuah lemari kayu dengan lantai kasar suatu bak truk adalah sebesar 0,75. Berapa percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki truk agar lemari tetap tak bergerak terhadap bak truk itu?
A. 0 m.s-2
B. 0,75 m.s-2
C. 2,5 m.s-2
D. 7,5 m.s-2
E. 10 m.s-2
Penyelesaian Fisika: D
\[\\a=\mu g \\a=0,75(10)\\a=7,5\: ms^{-2}\]
Soal 5 Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar).
Balok B beratnya 500 N. Koefisien gesekan antara A dan B = 0,2 dan koefisien gesekan antara B dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal untuk menggeser balok B adalah . . . .
A. 950 N
B. 750 N
C. 600 N
D. 320 N
E. 100 N
Penyelesaian Fisika: D
Gaya Normal:\[\begin{align*}f_A&=\mu_A\times N_A\\f_A&=0,2\times 100=20N \\ \\f_B&=\mu_B N_B \\f_B&=0,5(100+500)=300N\\ \\F&=f_A+f_B \\F&=20+300=320N\end{align*}\]
Soal 6 Sebuah peti bermassa 50 kg, mula-mula diam di atas lantai horisontal yang kasar (μs = 0,50; μk = 0,1).
Peti itu kemudian didorong dengan gaya F = 100 N yang arahnya seperti gambar, jika sin θ = 0,6, maka gaya gesek yang dialaminya sebesar . . . .
A. 50 N
B. 56 N
C. 80 N
D. 250 N
E. 280 N
Penyelesaian Fisika: C
Gaya normal yang bekerja pada benda:\[\begin{align}\Sigma F_y &= 0\\ N &=mg + F \sin \theta \\ N &= 500 + 100 (0,6) \\N&= 560 N\end{align}\]Besar gaya gesekan statis pada balok adalah:\[\begin{align*}f_s &=\mu_sN \\&= 0,50 x 560 N \\&= 280 N\end{align*}\]Besar gaya dorong mendatar yang bekerja pada balok adalah:
\[\begin{align*}F_x &= F \cos \theta \\&= 100 N x (0,8) \\&= 80 N\end{align*}\]Karena fs > Fx, maka benda dalam keadaan diam, maka gaya gesek yang bekerja adalaf Fx = 80 N
Soal 7 Benda dengan massa 10 kg berada di bidang mendatar kasar (μs = 0,40; μk = 0,32) dan g = 10 m.s-2. Bila benda diberi gaya horizontal yang tetap sebesar 30 N, besarnya gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut adalah ....
A. 20 N
B. 25 N
C. 30 N
D. 35 N
E. 40 N
Penyelesaian Fisika: C
Gaya normal yang bekerja pada benda:\[\begin{align*}\Sigma F_y &= 0\\ N &=mg \\ N &= 10(10) \\N&= 100 N\end{align*}\]Besar gaya gesekan statis pada balok adalah:\[\begin{align*}f_s &=\mu_sN \\&= 0,40 x 1000 N \\&= 40 N\end{align*}\]Karena fs > Fx, maka benda dalam keadaan diam, maka gaya gesek yang bekerja adalaf Fx = 30 N
Soal 8 Sebuah truk sedang bergerak pada jalan lurus mendatar dengan kecepatan v. Jika koefisien gesekan antara ban dan jalan adalah μ, maka jarak terpendek di mana truk dapat dihentikan adalah . . . .
A. v2/(2μg)
B. 2v2/(μg)
C. v2/(μg)
D. v/(2μg)
E. v/(2μg)
Penyelesaian Fisika: A
Kecepatan awal v, karena pengaruh permukaan jalan yang kasar, akan muncul gaya gesek kinetik maka truk suatu saat akan berhenti.
Menurut hukum II Newton,
\[\small \begin{align*}\Sigma F = ma\\-f_k = ma\\-\mu mg = ma\\a =-\mu g\\ \textrm{dengan persamaan GLBB,}\\ v^2 = v_o^2 + 2ax\\0 = v^2 + 2(-\mu g)x\\x = \frac{v^2}{2\mu g}\end{align*}\]
Soal 9 Sebuah benda meluncur dengan kecepatan 4 m.s-1 pada permukaan bidang datar kasar yang mempunyai koefisien gesekan kinetik 0,4. Bila massa benda 2 kg dan percepatan gravitasi 10 m.s-2, maka benda akan berhenti setelah menempuh jarak . . . .
A. 1,0 m
B. 1,5 m
C. 2,0 m
D. 2,5 m
E. 3,0 m
Penyelesaian Fisika: C
Gunakan cara seperti soal nomor 8 di atas.
\[\small \begin{align*}x &= \frac{v^2}{2\mu g}x \\&= \frac{4^2}{2(0,4)(10)}\\&=2m\end{align*}\] Soal 10 Suatu benda bermassa 50 kg berada pada bidang datar. Pada benda tersebut, gaya yang bekerja 200N mendatar. Berapa percepatan pada benda itu jika, bidang kasar dengan koefisien gesek = 0,3!
Penyelesaian Fisika:
\[\small \begin{align*}N &= mg= 50(10) \\&= 500 N\\\\ f_{gesek} &= \mu . N\\&= 0,3(500)=150 N\\\\ \Sigma F &= F-f_{gesek}\\&= 200-150\\&= 50 N\\\\ a &= \frac{\Sigma F}{m}\\& = \frac{50}{50}= 1 ms^{-2}\end{align*}\]
- Hitung gaya normal benda (N)
- Hitung gaya gesek statis (fs)
- Bila fs > F benda DIAM, gaya gesekan yang bekerja adalah yang F bekerja pada benda.
- Bila fs = F benda tepat saat akan bergerak, gaya gesekan yang bekerja adalah F atau fs)
- Bila fs < F benda bergerak, gaya gesekan yang bekerja adalah gaya gesekan kinetis yang harus dihitung lagi dengan rumus $f_{ges}=f_k=\mu_k.N$
Soal 1 Apabila sebuah benda bergerak dalam bidang datar yang kasar, maka selama gerakannya . . . .
A. gaya normal tetap, gaya gesekan berubah
B. gaya normal berubah, gaya gesekan tetap
C. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap
D. gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya berubah
E. gaya normal dan gaya gesekan kadang-kadang berubah dan tetap bergantian
Penyelesaian Fisika: C
Benda bergerak dalam bidang datar yang kasar akan memiliki gaya normal dan gaya gesekan kedua-duanya tetap.
Soal 2 Gaya gesekan statis maksimum terjadi pada saat benda . . . .
A. berhenti
B. tepat akan bergerak
C. telah bergerak
D. berhenti atau bergerak lurus beraturan
E. bergerak lurus berubah beraturan
Penyelesaian Fisika: B
Gaya gesekan statis maksimum terjadi pada saat benda tepat akan bergerak.
Soal 3 Besar koefisien gesekan pada benda bergantung pada . . . .
A. massa benda yang bersentuhan
B. kecepatan benda yang bersentuhan
C. kekasaran permukaan benda yang bersentuhan
D. bentuk benda yang bersentuhan
E. posisi benda yang bersentuhan
Penyelesaian Fisika: C
Besar koefisien gesekan pada benda bergantung pada kekasaran permukaan benda yang bersentuhan.
Soal 4 Koefisien gesek statis antara sebuah lemari kayu dengan lantai kasar suatu bak truk adalah sebesar 0,75. Berapa percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki truk agar lemari tetap tak bergerak terhadap bak truk itu?
A. 0 m.s-2
B. 0,75 m.s-2
C. 2,5 m.s-2
D. 7,5 m.s-2
E. 10 m.s-2
Penyelesaian Fisika: D
\[\\a=\mu g \\a=0,75(10)\\a=7,5\: ms^{-2}\]
Soal 5 Balok A beratnya 100 N diikat dengan tali mendatar di C (lihat gambar).
Balok B beratnya 500 N. Koefisien gesekan antara A dan B = 0,2 dan koefisien gesekan antara B dan lantai = 0,5. Besarnya gaya F minimal untuk menggeser balok B adalah . . . .
A. 950 N
B. 750 N
C. 600 N
D. 320 N
E. 100 N
Penyelesaian Fisika: D
Gaya Normal:\[\begin{align*}f_A&=\mu_A\times N_A\\f_A&=0,2\times 100=20N \\ \\f_B&=\mu_B N_B \\f_B&=0,5(100+500)=300N\\ \\F&=f_A+f_B \\F&=20+300=320N\end{align*}\]
Soal 6 Sebuah peti bermassa 50 kg, mula-mula diam di atas lantai horisontal yang kasar (μs = 0,50; μk = 0,1).
Peti itu kemudian didorong dengan gaya F = 100 N yang arahnya seperti gambar, jika sin θ = 0,6, maka gaya gesek yang dialaminya sebesar . . . .
A. 50 N
B. 56 N
C. 80 N
D. 250 N
E. 280 N
Penyelesaian Fisika: C
Gaya normal yang bekerja pada benda:\[\begin{align}\Sigma F_y &= 0\\ N &=mg + F \sin \theta \\ N &= 500 + 100 (0,6) \\N&= 560 N\end{align}\]Besar gaya gesekan statis pada balok adalah:\[\begin{align*}f_s &=\mu_sN \\&= 0,50 x 560 N \\&= 280 N\end{align*}\]Besar gaya dorong mendatar yang bekerja pada balok adalah:
\[\begin{align*}F_x &= F \cos \theta \\&= 100 N x (0,8) \\&= 80 N\end{align*}\]Karena fs > Fx, maka benda dalam keadaan diam, maka gaya gesek yang bekerja adalaf Fx = 80 N
Soal 7 Benda dengan massa 10 kg berada di bidang mendatar kasar (μs = 0,40; μk = 0,32) dan g = 10 m.s-2. Bila benda diberi gaya horizontal yang tetap sebesar 30 N, besarnya gaya gesekan yang bekerja pada benda tersebut adalah ....
A. 20 N
B. 25 N
C. 30 N
D. 35 N
E. 40 N
Penyelesaian Fisika: C
Gaya normal yang bekerja pada benda:\[\begin{align*}\Sigma F_y &= 0\\ N &=mg \\ N &= 10(10) \\N&= 100 N\end{align*}\]Besar gaya gesekan statis pada balok adalah:\[\begin{align*}f_s &=\mu_sN \\&= 0,40 x 1000 N \\&= 40 N\end{align*}\]Karena fs > Fx, maka benda dalam keadaan diam, maka gaya gesek yang bekerja adalaf Fx = 30 N
Soal 8 Sebuah truk sedang bergerak pada jalan lurus mendatar dengan kecepatan v. Jika koefisien gesekan antara ban dan jalan adalah μ, maka jarak terpendek di mana truk dapat dihentikan adalah . . . .
A. v2/(2μg)
B. 2v2/(μg)
C. v2/(μg)
D. v/(2μg)
E. v/(2μg)
Penyelesaian Fisika: A
Kecepatan awal v, karena pengaruh permukaan jalan yang kasar, akan muncul gaya gesek kinetik maka truk suatu saat akan berhenti.
Menurut hukum II Newton,
\[\small \begin{align*}\Sigma F = ma\\-f_k = ma\\-\mu mg = ma\\a =-\mu g\\ \textrm{dengan persamaan GLBB,}\\ v^2 = v_o^2 + 2ax\\0 = v^2 + 2(-\mu g)x\\x = \frac{v^2}{2\mu g}\end{align*}\]
Soal 9 Sebuah benda meluncur dengan kecepatan 4 m.s-1 pada permukaan bidang datar kasar yang mempunyai koefisien gesekan kinetik 0,4. Bila massa benda 2 kg dan percepatan gravitasi 10 m.s-2, maka benda akan berhenti setelah menempuh jarak . . . .
A. 1,0 m
B. 1,5 m
C. 2,0 m
D. 2,5 m
E. 3,0 m
Penyelesaian Fisika: C
Gunakan cara seperti soal nomor 8 di atas.
\[\small \begin{align*}x &= \frac{v^2}{2\mu g}x \\&= \frac{4^2}{2(0,4)(10)}\\&=2m\end{align*}\] Soal 10 Suatu benda bermassa 50 kg berada pada bidang datar. Pada benda tersebut, gaya yang bekerja 200N mendatar. Berapa percepatan pada benda itu jika, bidang kasar dengan koefisien gesek = 0,3!
Penyelesaian Fisika:
