Gesekan Kinetik dan Statis
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| kinetic friction/kɪˈnetɪk ˈfrɪkʃn/ | gesekan kinetik |
| static friction/ˈstætɪk ˈfrɪkʃn/ | gesekan statis |
| normal force/ˈnɔːml fɔːs/ | gaya normal |
| coefficient of friction/ˌkəʊɪˈfɪʃənt ɒv ˈfrɪkʃn/ | koefisien gesekan |
Gaya yang memungkinkan Anda berjalan -- dan berhenti
- Tanpa gesekan, Anda tidak bisa berjalan, berkendara, atau bahkan memegang pensil.
- Namun gaya yang sama juga memboroskan energi dan menggerus rem.
- Gesekan selalu melawan selip antara dua permukaan.
- Ada dua jenisnya -- satu sebelum benda meluncur, satu selama prosesnya.
Gesekan statis versus kinetis
- Gesekan statis bekerja sebelum selip dimulai. Ia menyesuaikan diri untuk menyeimbangi dorongan Anda, hingga batas maksimum.
- Gesekan kinetis bekerja saat permukaan meluncur, dengan nilai tetap.
- Puncak gesekan statis biasanya sedikit lebih besar daripada kinetis -- itulah sebabnya benda paling sulit digerakkan pada dorongan pertama.
Seberapa besar nilainya?
- Gesekan statis maksimum: $f_s \le \mu_s N$.
- Gesekan kinetis: $f_k = \mu_k N$.
- Di sini $N$ adalah gaya normal yang menekan kedua permukaan, dan $\mu$ koefisien gesekan.
Gaya terapan vs gesekan
Tingkatkan gaya terapan dan lihat gesekan menentang hingga kotak terlepas dan mengalami percepatan.
Sebuah kotak memiliki gaya normal $N = 50\ \text{N}$ dan $\mu_s = 0.6$. Berapa gesekan statis maksimum (dalam N)?
$f_s^{max} = \mu_s N = 0.6 \times 50 = 30\ \text{N}$.
Gesekan kinetik sama dengan koefisien dikali gaya ____.
$f_k = \mu_k N$, di mana $N$ adalah gaya normal.
Kotak yang tergelinding memiliki $N = 40\ \text{N}$ dan $\mu_k = 0.25$. Temukan gesekan kinetik (dalam N).
$f_k = \mu_k N = 0.25 \times 40 = 10\ \text{N}$.
Apa yang mempengaruhinya -- dan apa yang tidak
- Gesekan bergantung pada gaya normal dan koefisien $\mu$.
- Ia tidak bergantung pada luas kontak -- sebuah bata meluncur sama saja baik diletakkan miring maupun tegak.
- Tekan lebih keras ($N$ lebih besar) dan gesekan bertambah.
Menggeser bata pada ujung kecilnya memberikan lebih banyak gesekan daripada pada sisi datar besarnya.
Gesekan tidak bergantung pada luas kontak -- hanya pada gaya normal dan $\mu$. Kedua orientasi memberikan gesekan yang sama.
Pilih semua hal yang gaya gesekan bergantung padanya.
Gesekan $= \mu N$ -- ia bergantung pada $\mu$ dan $N$, bukan pada seberapa besar area yang bersentuhan.
Gesekan pada bidang miring
- Pada kemiringan, gaya normal hanyalah $N = mg\cos\theta$ (bukan seluruh berat).
- Jadi gesekan yang tersedia adalah $\mu\,mg\cos\theta$.
- Bandingkan dengan dorongan sepanjang bidang $mg\sin\theta$ untuk melihat apakah benda akan meluncur.
Anda mendorong peti berat dengan $18\ \text{N}$ dan peti tersebut tidak bergerak. Gesekan statis yang bekerja padanya adalah...
Gesekan statis menyamai dorongan, jadi nilainya $18\ \text{N}$ -- ia hanya mencapai $\mu_s N$ pada saat mulai tergelincir.
Sebuah $10\ \text{kg}$ kotak berada di lantai dengan $\mu_s = 0.4$.
- Gaya normal: $N = mg = 98\ \text{N}$.
- Gesekan statis maksimum: $f_s = \mu_s N = 0.4 \times 98 \approx 39\ \text{N}$.
- Dorong kurang dari $39\ \text{N}$ dan ia tetap diam; dorong lebih keras dan ia terlepas.
Gesekan statis bukan angka tetap -- ia adalah apa pun yang dibutuhkan, hingga $\mu_s N$. Jika Anda mendorong kotak berat dengan $20\ \text{N}$ dan ia tidak bergerak, gesekannya adalah $20\ \text{N}$, bukan $\mu_s N$. Hanya pada detik slip terjadi ia mencapai maksimum.
Gesekan melawan selip. Gesekan statis ($f_s \le \mu_s N$) meningkat untuk menyeimbangi dorongan hingga selip; gesekan kinetis ($f_k = \mu_k N$) tetap setelah meluncur. Keduanya bergantung pada gaya normal $N$ dan koefisien gesekan $\mu$ -- tidak pernah pada luas kontak.