Contoh Soal Gaya Gesek dan Pembahasan Lengkap

Gaya gesek merupakan gaya yang timbul sebagai akibat dua permukaan benda saling bersinggungan atau bersentuhan. Apabila pada sebuah benda bekerja gaya tertentu sehingga benda bergerak, maka arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek dilambangkan dengan huruf f (friction) dan memiliki satuan Newton (N).

Dilihat dari gerakanya, gaya gesek dibedakan menjadi dua jenis yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis.  Nah, pada kesempatan kali ini kita akan membahas beberapa contoh soal tentang gaya gesek benda-benda yang bergerak di bidang datar. Untuk itu, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini. Selamat belajar dan semoga bisa paham.


Contoh Soal dan Pembahasan Gaya Gesek I

1. Sebuah balok 10 kg diam di atas lantai datar. Koefisien gesekan statis μs = 0,4 dan koefisien gesek kinetis μk = 0,3. Tentukanlah gaya gesekan yang bekerja pada balok jika gaya luar F diberikandalam arah horizontal sebesar:

(a) 0 N
(b) 20 N
(c) 42 N

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 10 kg
μs = 0,4
μk = 0,3
g = 10 m/s2
F = 0 N, 20 N dan 42 N

Ditanyakan: f?


Jawab:

Karena pada sumbu vertikal tidak terjadi gerak, maka berdasarkan Hukum I Newton berlaku:

ΣFY = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = (10 kg)(10 m/s2)
N = 100 N


(a) Gaya gesek yang bekerja pada balok jika F = 0 N

Karena gaya luar F = 0, maka benda pasti tidak bergerak sehingga gaya geseknya sama dengan nol
f = 0

Jadi, gaya gesek yang bekerja pada balok adalah 0 N.


(b) Gaya gesek yang bekerja pada balok jika F = 20 N

fs = μsN
fs = (0,4)(100 N)
fs = 40 N

Karena F < fs maka benda masih dalam keadaan diam (F = 20 N tidak cukup untuk menggerakkan benda). Oleh karena itu berlaku Hukum I Newton yaitu sebagai berikut.

ΣFX = 0
F – f = 0
f = F
f = 20 N

Jadi, gaya gesek yang bekerja pada balok adalah 20 N.


(c) Gaya gesek yang bekerja pada balok jika F = 32 N

F = 40 N > fs = 40 N maka benda bergerak. Karena benda bergerak, maka gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek kinetis yaitu sebesar:

fk = μkN
fk = (0,3)(100)
fk = 30 N

Jadi, gaya gesek yang bekerja pada balok adalah 30 N.

Contoh Soal Gaya Gesek dan Pembahasan II

Sebuah balok bermassa 20 kg berada di atas lantai mendatar kasar. μs = 0,6 dan μk = 0,3. Kemudian balok ditarik gaya sebesar F mendatar. g = 10 m/s2. Tentukan gaya gesek yang dirasakan balok dan percepatan balok jika:

(a) F = 100 N
(b) F = 140 N


Penyelesaian:

Diketahui:

m = 20 kg
μs = 0,6
μk = 0,3
g = 10 m/s2
F = 100 N dan 140 N

Ditanyakan: f dan a?


Jawab:

Gambar diagram gaya yang bekerja pada balok sama seperti pada gambar contoh soal nomor 1 di atas. Gaya normal N memenuhi:

N = w = mg = (20 kg)(10 m/s2) = 200 N

Pengaruh gaya F dapat diketahui dengan menghitung dahulu gaya gesek statis yang bekerja pada balok, yaitu sebagai berikut.

fs = μsN
fs = (0,6)(200 N)
fs = 120 N


(a) Untuk F = 100 N

Karena F < fs maka balok masih tetap diam sehingga berlaku Hukum I Newton yaitu sebagai berikut.

ΣFX = 0
F – f = 0
f = F
f = 100 N

Karena benda diam, maka a = 0

Jadi, gaya gesek dan percepatan balok sebesar 100 N dan 0 m/s2.


(b) Untuk F = 140 N

F > fs maka balok bergerak dan gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek kinetik, yaitu sebesar:

fk = μkN
fk = (0,3)(200)
fk = 60 N

Karena balok bergerak, maka berlaku Hukum II Newton yaitu sebagai berikut.

ΣFX = ma
F – fk = ma
140 – 60 = 20a
20a = 80
a = 4 m/s2

Jadi, gaya gesek dan percepatan balok adalah 60 N dan 4 m/s2.

Contoh Soal Gaya Gesek dan Pembahasan III

Sebuah balok dengan massa 2 kg terletak di atas lantai mendatar. Balok tersebut ditarik oleh gaya 4 N ke atas membentuk sudut 60o terhadap arah mendatar. Bila percepatan gravitasi g = 10 m/s2, koefisien gesek kinetis antara balok dan lantai 0,1. Sedangkan koefisien gesek statisnya 0,2. Maka gaya gesek yang bekerja pada balok dan lantai sebesar…

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 2 kg
F = 4 N
θ = 60o
g = 10 m/s2
μk = 0,1
μs = 0,2

Ditanyakan: f?

Jawab:

■ Gaya Normal
Karena pada sumbu vertikal tidak terjadi gerak, maka berdasarkan Hukum I Newton berlaku:

ΣFY = 0
N + F sin θ – w = 0
N = w – F sin θ
N = mg – F sin θ
N = (2 kg)(10 m/s2) – (4 N)(sin 60o)
N = 20 N – (4 N)(1/2 √3)
N = 20 N – 2√3 N
N = 16,6 N


■ Gaya Gesek Statis

fs = μsN
fs = (0,2)(15,6)
fs = 3,32 N


■ Gaya Tarik

Gaya yang bekerja segaris dengan gaya gesek adalah komponen gaya F dalam arah mendatar yaitu F cos θ. Untuk mengetahui apakah balok bergerak atau tidak, maka kita hitung komponen gaya tersebut, yaitu sebagai berikut.

FX = F cos θ
FX = (4)(cos 60o)
FX = (4)(1/2)
FX = 2 N


■ Kesimpulan

FX < fs berarti balok masih dalam keadaan diam. Oleh karena itu, resultan gaya dalam arah sumbu-X memenuhi Hukum I Newton, yaitu sebagai berikut.

ΣFX = 0
FX – fs = 0
fs = FX
fs = 2 N

Jadi, gaya gesek yang bekerja pada balok dan lantai sebesar 2 N.


( sumber : https://www.fisikabc.com/2018/02/contoh-soal-gaya-gesek-pada-bidang-datar.html )






bagaimana menurut anda ? Tentu soal - soal di atas sangat membantu anda bukan ? Anda bisa mencoba mengerjakan ulang soal yang ada di atas kemudian mencocokkan kembali jawaban anda dengan jawaban yang ada dalam pembahasan. Anda juga bisa mencoba beberapa soal lain agar meningkatkan pemahaman anda.

0 Response to "Contoh Soal Gaya Gesek dan Pembahasan Lengkap"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel