GAYA GESEKAN DAN GERAK BENDA

1.	Pengertian Gaya Gesekan
	Pernahkah Anda memperhatikan alas kaki Anda yaitu sepatu atau sandal Anda. Pada saat sepatu atau sandal Anda baru, Anda pasti merasakan betapa nyamannya Anda berjalan. Bandingkan dengan sepatu atau sandal Anda yang lama, dimana alasnya tipis dan aus (gundul). Anda tentu merasa kurang nyaman berjalan, karena Anda khawatir tergelincir atau terpeleset. Mungkin Anda bertanya mengapa alas sepatu atau sandal yang Anda pakai semakin lama semakin tipis (aus). Hal ini terjadi akibat adanya gesekan antara alas sepatu atau sandal dengan lantai saat Anda berjalan. Gesekan yang terjadi antara alas sepatu atau sandal pada akhirnya menimbulkan gaya yang disebut dengan gaya gesekan.
	Meskipun secara mikrokopis akan terasa bahwa bagaimanapun halusnya permukaan benda, pasti akan timbul gaya gesekan karena adanya keterbatasan dalam membuat permukaan benda menjadi licin sempurna.
	Beberapa contoh gaya gesekan dapat Anda jumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya gaya gesekan yang terjadi antara ban mobil atau sepeda motor dengan jalan, gaya gesekan antara head radio tape dengan pita kaset yang menghasilkan bunyi yang merdu hingga gaya gesekan antara pena dengan kertas saat Anda menulis. Untuk membuktikan adanya gaya gesekan di sekitar Anda, lakukanlah kegiatan berikut ini. Letakkan sebuah balok kayu di atas sebuah meja atau lantai. Doronglah balok kayu tersebut dengan tangan Anda. perhatikan apa yang terjadi. Tentu balok kayu tersebut mula-mula akan bergerak, namun sesaat kemudian balok kayu berhenti.
	Pernahkah Anda bertanya faktor atau besaran apa saja yang mempengaruhi besarnya gaya gesekan itu? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, silahkan Anda lakukan kegiatan berikut ini. Cobalah Anda dorong sebuah lemari di rumah Anda. Dapatkah lemari tersebut bergerak? Tentu tidak bukan? Mengapa lemari tersebut tidak bergerak? Ya, betul lemari yang didorong dengan gaya F akan bergerak apabila gaya yang diberikannya lebih besar dari gaya penghambat atau gaya gesekannya. Gaya yang menghambat gerak lemari akan semakin besar apabila permukaan lantainya lebih kasar sehingga akan diperlukan gaya dorong F lebih besar lagi agar lemari dapat bergerak. Kekasaran lantai atau permukaan suatu benda din yatakan dengan koefisien gesekan. Besarnya koefisien gesekan sangat tergantung pada kekasaran dari permukaan kedua benda yang saling bersentuhan. Selain itu gaya penghambat atau gaya gesekan juga bergantung terhadap gaya normal yang bekerja pada suatu benda. Besarnya gaya normal yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan gaya berat benda tersebut, perhatikan kembali gambar 2 di halaman dua yang menggambarkan penguraian gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda. Mudah bukan? Sekarang silahkan Anda lanjutkan ke materi berikut ini. 1. Gaya Gesekan di Bidang Datar Dalam bahasan ini Anda akan dijelaskan penurunan persamaan gaya gesekan yang terjadi di bidang datar. Persamaan tersebut hanya sebatas kualitatif saja, sebab analisa kuantitatif terhadap persoalan gaya gesek di bidang datar akan dijelaskan dalam kegiatan belajar 3. Perhatikan sebuah benda (balok) yang terletak di atas lantai datar berikut ini. Pada balok bekerja beberapa komponen gaya yang dapat Anda uraikan seperti gambar di bawah ini. Anggap balok didorong oleh gaya F ke kanan. Bila benda belum bergerak (diam), maka pada benda berlaku hukum I Newton, perhatikan persamaan berikut ini: , Anda dapat uraikan gaya tersebut dalam arah sumbu x dan sumbu y, sehingga menjadi: pada sumbu x F - f = 0 Pada sumbu y N = m.g Untuk benda yang bergerak, berlaku hukum II Newton. Sehingga persamaan di atas tidak berlaku untuk benda yang bergerak. Penurunan persamaannya dapat dirumuskan sebagai berikut: Pada sumbu x F - f = ma, pindah ke ruas kanan dan ma ke ruas kiri, maka F - ma = f atau f = F - ma Pada sumbu y N - W = 0 N = W N = mg Keterangan : f = gaya gesek (N) F = gaya dorong (N) N = gaya normal (N) W = gaya berat (N) a = percepatan benda (m/s2) m = massa benda (kg) Bagaimana, mudah bukan? Apabila Anda belum paham, pelajari kembali materi tersebut baik-baik. Bagi Anda yang sudah paham Anda dapat melanjutkan ke materi berikut ini. 2. Gaya Gesekan di Bidang Miring Secara kualitatif persamaan gaya gesekan pada bidang miring dapat diuraikan sebagai berikut. Perhatikan gambar di bawah ini! Ada dua kemungkinan gerak yang dialami balok di bidang miring tersebut, yaitu: pertama, balok meluncur turun ke bawah dan kedua, balok naik ke atas jika terdapat gaya dorong F yang mendorong balok naik ke atas. Sekarang marilah kita bahas dua kemungkinan tersebut. 2.1 Balok Turun ke Bawah Persamaan gaya yang bekerja pada balok yang turun ke bawah di bidang miring dapat Anda uraikan sebagai berikut. Perhatikan penguraian gaya-gaya yang bekerja pada balok di bawah ini! Untuk benda yang bergerak turun, maka pada benda berlaku hukum II Newton. Perhatikan persamaan di bawah ini. Pada sumbu x Pada sumbu y : 2.2 Balon Naik ke Atas Untuk benda yang bergerak naik, karena adanya gaya dorong pada benda maka persamaannya dapat dirumuskan sebagai berikut: Perhatikan gambar 8 di atas ! Pada sumbu x Pada sumbu y : Keterangan: f = gaya gesekan (N) F = gaya dorong (N) N = gaya normal (N) w = gaya berat (N) m = massa benda (kg) a = percepatan benda (10 ) g = percepatan gravitasi (10 ) (dibaca alfa) = sudut kemiringan bidang 3. Gaya Gesekan di Bidang Tegak Gaya gesekan di bidang tegak biasanya dialami oleh sebuah batu yang meluncur turun jatuh dari sebuah bukit yang memiliki sudut kemiringan 900 atau tegak lurus bidang permukaan tanah datar. Agar batu tersebut dapat bergesekan dengan dinding bukit maka umumnya pada batu bekerja gaya luar yang menahan batu tersebut agar selalu menempel pada bukit. Bila Anda analogikan sebuah bukit dengan sebuah dinding rumah maka gaya gesekan yang terjadi di bidang tegak dapat digambarkan sebagai berikut: Pada batu bekerja beberapa komponen gaya yang dapat Anda uraikan dengan menggunakan hukum II Newton, seperti persamaan di bawah ini. Pada sumbu x: N - F = 0 atau N = F Sedangkan pada sumbu y : f = mg - ma Keterangan : f = gaya gesekan (N) F = gaya luar (N) N = gaya normal (N) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi ( ) Sudah pahamkah Anda? Bagus. Sekarang lanjutkanlah aktivitas Anda dengan menjawab tugas kegiatan 1 berikut ini.