| 4. |
Gaya Gesekan Kinetik |
| |
Anda dapat mendefinisikan gaya gesekan kinetik sebagai gaya gesekan yang terjadi antara dua permukaan benda yang bergerak relatif terhadap lainnya. Secara matematis gaya gesekan kinetik (fk) dapat dirumuskan sebagai berikut:
saat F > fs
|
| |
|
| |
Karena N = m.g, maka gaya gesekan kinetik dapat diuraikan menjadi
Keterangan :
fk = gaya gesekan kinetik (N)
N = gaya normal (N)
 = koefisien gesekan kinetik (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi bumi (  )
g = 10 atau 9,8.
Perlu Anda ketahui dalam penyelesaian soal-soal gaya gesekan kinetik seringkali dihubungkan dengan beberapa konsep fisika yang telah Anda pelajari dalam modul sebelum modul dinamika partikel 2. Konsep fisika tersebut biasanya hukum I, II dan III Newton. Gerak lurus beraturan (GLB), gerak lurus berubah beraturan (GLBB), gerak jatuh bebas serta gerak vertikal ke atas. Untuk lebih jelasnya pelajarilah contoh soal di bawah ini.
|
| |
Contoh soal 2 |
| |
1. |
Menentukan nilai koefisien gesekan kinetik.
Sebuah balok aluminium yang bermassa 5 kg terletak di atas lantai yang kasar. Balok tersebut didorong oleh gaya 50N sehingga terjadi gaya gesekan sebesar 30N. Tentukanlah koefisien gesekan kinetik balok dan bidang!
|
| |
|
Penyelesaian :
Diketahui : |
| |
|
m =
|
5 kg
|
| |
|
F =
|
50 N |
| |
|
fk =
|
0,15 |
| |
|
g =
|
10 |
| |
|
|
|
| |
|
Ditanyakan : = .... ? |
| |
| |
|
Jawab:
Anda dapat menghitung koefisien gesekan kinetik dengan persamaan di atas! |
| |
|
fk =
|
. N |
| |
|
fk =
|
. mg |
| |
|
30 =
|
.5.10 |
| |
|
Mudah bukan? Baik, marilah Anda pelajari contoh berikutnya.
|
| |
|
|
|
| |
2. |
Menentukan gaya gesekan kinetik dihubungkan dengan Hukum II Newton. Balok kayu bermassa 5 kg berada di atas papan luncur, balok bergerak dengan percepatan 0,2 dari keadaan diamnya. Tentukan besar gaya gesekan yang terjadi bila diketahui g = 9,8 dan = 0,15
Penyelesaian :
Diketahui : |
| |
|
m =
|
5 kg |
| |
|
a =
|
0,2 |
| |
|
g =
|
9,8 |
| |
|
=
|
0,15 |
| |
|
Ditanyakan : fk = .... ? |
| |
|
|
|
| |
|
Jawab :
Dengan menggunakan hukum II Newton komponen-komponen gaya yang bekerja pada balok dapat Anda uraikan: |
| |
|
|
| |
|
Persamaan :
|
| |
|
fk =
|
- ma |
| |
|
fk =
|
-5 . 0,2 |
| |
|
fk =
|
-1 N |
| |
|
Nilai gaya gesekan negatif karena melawan gerak benda.
Jika Anda memahami hukum II Newton, maka soal nomor 2 di atas akan terasa sangat mudah. Sekarang marilah Anda lanjutkan dengan mempelajari contoh berikutnya.
|
| |
|
|
| |
3. |
Menentukan besar perpindahan benda.
Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak di atas bidang datar kasar yang mempunyai koefisien gesekan 0,2. Tentukan perpindahan yang ditempuh oleh benda sampai berhenti, diketahui kecepatan awal benda 10 
Penyelesaian :
Diketahui :
|
| |
|
m =
|
4 kg |
| |
|
=
|
0,2 |
| |
|
Ditanyakan : s = .... ?
Jawab :
Anda uraikan komponen gaya yang bekerja pada benda terlebih dahulu.
|
| |
|
|
| |
|
 |
| |
|
- fx =
|
ma |
| |
|
- N =
|
ma |
| |
|
- mg =
|
ma sehingga  , maka |
| |
|
-0,2 . 10 =
|
a |
| |
|
-2 =
|
a |
| |
|
a =
|
-2 (perlambatan arah ke kiri) |
| |
|
Dengan menggunakan persamaan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) maka diperoleh persamaan perpindahan :
|
| |
|
|
| |
4. |
Menentukan kecepatan linear sistem
Pada gambar A = 2 kg, B = 4 kg. Jika B dilepaskan maka balok A tepat akan bergerak.
Berapakah percepatan linear sistem
jika koefisien gesek k = 0,2? (g = 10 )
Penyelesaian :
Diketahui :
|
| |
|
mA =
|
2 kg |
| |
|
mB =
|
4 kg |
| |
|
g =
|
10 |
| |
|
=
|
0,2 |
| |
|
Ditanyakan : a = .... ?
Jawab :
Anda uraikan komponen gaya yang bekerja pada benda terlebih dahulu.
Perhatikan gambar di bawah!
Gunakan hukum II Newton pada benda A, hitung TA.
|
| |
|
|
| |
|
Pada benda B, dihitung 
(ingat: gaya searah gerak benda positif dan berlawanan negatif. Lihat kembali modul dinamika partikel 1)
Dalam soal ini  karena katrol dianggap licin dan tidak berputar
Sehingga percepatan linear sistem dapat dihitung :
Apakah Anda sudah paham? Bagi Anda yang belum paham pelajari kembali contoh soal di atas. Untuk Anda yang sudah paham, lanjutkanlah mempelajari contoh soal berikutnya.
|
| |
5. |
Menentukan gaya gerak, koefisien gesekan dan gaya normal pada benda yang ditarik sebuah tali.
Sebuah kotak 50N ditarik oleh sebuah gaya 25N di atas lantai kasar dengan laju yang tetap. Tentukanlah (a) gaya gesekan yang menghambat benda itu, (b) gaya normal benda itu, dan (c) koefisien gesek.
Penyelesaian :
Diketahui :
|
| |
|
W =
|
50 N |
| |
|
F =
|
25 N |
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
Jawab : Perhatikan gambar di bawah !
Jika komponen gaya tersebut Anda uraikan dalam koordinat kartesius menjadi diagram di bawah !
 |
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
a. |
Gaya gesekan dapat dihitung dengan melihat komponen gaya pada sumbu x. Menurut hukum I Newton untuk benda yang memiliki V = tetap,berlaku
 |
| |
|
| |
|
b. |
Gaya normal dapat dihitung dengan melihat komponen gaya pada sumbu y. Menurut hukum I Newton
 |
| |
|
c. |
Koefisien gesekan dapat diperoleh dengan rumus gaya gesekan kinetik.
Apakah Anda sudah paham? Bagi Anda yang belum paham pelajari kembali contoh soal di atas. Untuk Anda yang sudah paham lanjutkan mempelajari contoh soal berikut.
|
| |
6. |
Dua balok masing-masing 50N dihubungkan dengan seutas tali melalui katrol pada sebuah bidang miring seperti terlihat pada gambar. Kedua bidang mempu nyai koefisien gerak kinetik 0,2.
Bila gesekan dengan katrol dan massa tali diabaikan, hitunglah percepatan linear sistem! (g = 10 )
Penyelesaian :
Diketahui :
|
| |
|
|
 |
| |
|
Ditanya : a = ... ?
Jawab:
Perhatikan gambar di bawah ! Anda uraikan komponen gaya yang bekerja pada benda terlebih dahulu.
Gunakan hukum II Newton
|
| |
|
Pada benda 1, hitung T1
Perhatikan gambar di bawah !
Dari gambar diperoleh
Sehingga percepatan linear sistem dapat dihitung:
Apakah Anda sudah paham? Pelajari kembali contoh soal di atas bila Anda belum paham. Bagi Anda yang sudah paham Anda dapat melanjutkan mengerjakan latihan soal berikut ini. Ingat jangan dulu melihat jawabannya sebelum Anda kerjakan!
|
| |
LATIHAN 4 |
| |
1. |
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak di atas bidang datar kasar yang mempunyai koefisien gesekan 0,3. Tentukan perpindahan yang ditempuh oleh benda sampai berhenti, diketahui kecepatan awal benda 15 !
Apabila Anda telah selesai mengerjakannya, samakanlah pekerjaan Anda dengan jawaban di bawah ini.
Penyelesaian:
Dketahui: |
| |
|
|
m =
|
2 kg |
| |
|
|
=
|
0,3 |
| |
|
|
g =
|
10 |
| |
|
|
 = |
15 |
| |
|
|
 = |
0 |
| |
|
Ditanyakan: S = ….?
Jawab: |
| |
|
|
a =
|
-.g |
| |
|
|
a =
|
-0,3 . 10 |
| |
|
|
a =
|
-3 |
| |
|
Dari persamaan GLBB :
|
| |
2. |
Hitunglah gaya normal dari benda seperti pada gambar di samping,  |
|
| |
|
Apabila Anda telah selesai mengerjakannya, samakanlah pekerjaan Anda dengan jawaban di bawah ini.
Penyelesaian:
Uraikan komponen-komponen gaya yang bekerja pada benda terlebih dahulu seperti gambar di samping.
Gunakan hukum I Newton |
| |
|
 |
|
| |
|
Apakah jawaban Anda sama seperti jawaban di atas? Jika ya, berarti Anda benar. Apabila jawaban Anda belum benar, pelajari kembali materi tersebut sampai Anda paham betul. Bagi Anda yang menjawab dengan benar, selamat atas keberhasilan Anda. Untuk mengetahui pemahaman Anda tentang materi kegiatan belajar 3 di atas, maka kerjakan tugas kegiatan berikut ini.
|
