Pengertian Gesekan Statis

Gesekan statis adalah gaya yang mengganggu gerak atau gesekan yang terjadi ketika dua permukaan yang saling berhubungan tidak bergerak relatif terhadap satu sama lain. Gesekan statis terjadi ketika ada gaya yang diterapkan pada suatu permukaan, tetapi permukaan tersebut tidak bergerak.

Gesekan statis dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gesekan statis horizontal dan gesekan statis vertikal. Gesekan statis horizontal terjadi ketika dua permukaan yang saling berhubungan memiliki arah horizontal, seperti meja dan kertas. Gesekan statis vertikal terjadi ketika dua permukaan yang saling berhubungan memiliki arah vertikal, seperti lantai dan kaki.

Gesekan statis dapat di ukur dengan menggunakan alat seperti dinamometer dan sensor gesekan. Alat ini dapat menentukan besarnya gaya gesekan statis pada suatu permukaan. Selain itu, gesekan statis dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan F = μN, di mana F adalah gaya gesekan statis, μ adalah koefisien gesekan statis, dan N adalah gaya normal.

Koefisien gesekan statis adalah faktor yang menentukan besarnya gaya gesekan statis pada suatu permukaan. Koefisien gesekan statis dapat berbeda-beda tergantung pada jenis permukaan dan kondisi lingkungan.

Untuk mengurangi gesekan statis, dapat dilakukan beberapa cara, seperti menggunakan lapisan minyak atau pelumas, atau menggunakan bahan yang lebih licin. Selain itu, gesekan statis dapat diurangi dengan mengurangi gaya normal pada suatu permukaan.

Pemahaman tentang gesekan statis dan cara mengukurnya penting untuk dipahami, terutama dalam bidang teknik, mekanik, dan fisika. Selain itu, pemahaman tentang gesekan statis dapat membantu kita memahami gerakan-gerakan yang terjadi pada alam sekitar, seperti gerakan mobil, gerakan pesawat, dan gerakan kereta api.

Sebuah gaya yang menolak untuk mengubah keadaan istirahat dari sebuah objek disebut gesekan statis. Ketika Anda cenderung untuk memindahkan objek di sepanjang permukaan, hingga kekuatan kuantum tertentu, objek tidak bergerak. Hal ini karena objek cenderung statis dan mencoba untuk menentang setiap kekuatan yang mencoba mengganggu kondisi statis. Gaya yang berlawanan disebut gesekan statis. Hal ini dilambangkan sebagai F s.

Gesekan statis sangat umum sehingga gesekan istilah umum mengacu pada gesekan statis.

Lihatlah diagram di atas. Sebuah benda massa “m” ditempatkan di atas meja dan string yang melekat padanya yang melewati katrol sedemikian rupa sehingga berat dapat digantung secara vertikal. Dengan sedikit berat, yang cenderung meluncur objek, gesekan statis F s diberikan oleh tabel pada objek lebih dari gaya F 1 yang diterapkan pada objek karena berat didukung oleh string.

Dengan peningkatan bertahap dari bobot pada string, pada satu tahap, objek hanya mulai meluncur. Pada kondisi ini, gaya F2 diterapkan pada objek hanya menyeimbangkan gesekan statis Fs.

Nilai membatasi kekuatan untuk di mana blok logam mulai bergerak adalah sama dengan gaya resistif yang ditawarkan oleh blok logam di bawah kondisi statis. Oleh karena itu kekuatan resistif disebut gesekan statis. Kekuatan gesekan geser berbanding lurus dengan beban yang bekerja dalam arah normal ke permukaan. Dalam kasus tertentu (seperti yang ditunjukkan dalam diagram di atas), jika permukaan yang slide objek adalah horisontal, maka gaya normal sama dengan berat benda.

Apa Penyebab Gesekan Statis?

Gesekan statis memiliki sumber yang sama dengan gesekan pada umumnya. Mereka dapat diringkas menjadi sejumlah kecil kategori luas, sebagai berikut:

Ketahanan mekanis
Adhesi kimia
Gaya antarmolekul

Jika dua permukaan bergerigi atau kasar, gesekan di antara keduanya bisa berasal dari bagian yang secara harfiah saling bertabrakan atau bertabrakan untuk membuat gerakan menjadi sulit. Ini disebut resistensi mekanis. Hal-hal seperti gigi gir atau velcro memberikan contoh yang jelas tentang resistensi mekanis, tetapi pada skala yang lebih kecil, proses yang sama terjadi pada permukaan yang kasar.

Pasir pada amplas atau butiran kasar dari sepotong kayu menghasilkan kondisi yang kuat untuk gesekan statis, karena potongan-potongan kecil dan potongan-potongan yang menempel dari mereka harus bergesekan dan bahkan saling menghancurkan agar gerakan terjadi.

Selain itu, adhesi kimia dapat terjadi ketika dua permukaan berinteraksi secara kimia. Adhesi terjadi ketika dua jenis permukaan yang berbeda menarik ( kohesi adalah ketika dua permukaan dari jenis yang sama menarik), dan mereka mungkin melakukan ini karena beberapa alasan. Mereka dapat berinteraksi secara langsung, membentuk ikatan molekul yang kuat atau ikatan hidrogen yang lebih lemah. Daya rekatnya juga dapat dibantu dengan lapisan ketiga di antaranya, seperti pada lem, atau cara kerja selotip.

Gaya antarmolekul lainnya, yang disebut gaya dispersi , dapat menciptakan gesekan. Gaya London dan gaya Van der Walls khususnya muncul ketika dipol terjadi; yaitu, ketika daerah kecil muatan positif pada beberapa molekul dan daerah kecil muatan negatif pada molekul lain mulai saling menunjuk, menciptakan daya tarik elektrostatik yang lemah. Faktanya, jenis interaksi ini terjadi pada semua permukaan sampai batas tertentu, menciptakan beberapa gesekan yang terjadi di antara permukaan yang sangat halus sekalipun.
Menyimpan

Rumus Gesekan Statis

Gesekan statis memasuki perhitungan sebagai Koefisien Gesekan Statis (μs) , yang bukan merupakan gaya itu sendiri. Bahkan, ia tidak memiliki satuan sama sekali. Koefisien gesekan statis digunakan untuk mencari Gaya Gesekan Statis (fs), yaitu gaya yang bekerja secara langsung berlawanan dengan gaya yang diterapkan. Gaya gesekan statis ditemukan dengan mengalikan koefisien statis dengan gaya normal (FN).

μs⋅FN=fs

Diagram benda bebas selalu berguna untuk menggambarkan gaya.

Perhatikan bahwa gaya normal tegak lurus terhadap perpotongan benda dan permukaan, dan gaya tersebut menjauhi permukaan. Gaya normal merupakan akibat dari Hukum III Newton. Saat gravitasi menarik objek ke bawah untuk menciptakan berat di permukaan, permukaan menekan kembali dengan kekuatan yang sama besarnya. Secara konseptual, inilah yang membuat objek tidak jatuh begitu saja ke permukaan.

Jika benda berada di lereng, diagram benda bebas terlihat seperti ini:

Pada bidang miring, besar gaya berubah

Sekarang karena ada sudut kemiringan, berat benda tidak sama dengan gaya yang diberikannya pada permukaan. Ini berarti bahwa gaya normal juga akan menyudut, karena bekerja tegak lurus terhadap permukaan. Perhatikan bahwa meskipun koefisien gesekan statis tidak berubah, gaya gesekan statis lebih kecil pada bidang miring, karena gaya normalnya lebih kecil.

Contoh Gesekan statis

Kami menemukan pengaturan rantai katrol dalam mengangkut material di sepanjang jalan a.Gerakan dari piston dalam silinder mengalami gesekan statis awalnya sebelum dikonversi sebagai gesekan geser.Karena gesekan statis tergantung pada sifat dari objek dan permukaan kontak, gesekan statis tergantung pada kondisi fisik mereka.Ini akan sulit untuk menempatkan lengan di sebuah piston dalam kondisi berkarat.Di sisi lain, itu jauh lebih mudah untuk mendorong lengan jika beberapa pelumas digunakan karena pelumas mengurangi gesekan statis.
Contoh lain yang penting adalah tumpukan butiran. Ketika butiran dituangkan di lantai, itu selalu mengambil bentuk kerucut. Jika Anda mempelajari lebih dekat, bentuk kerucut berbeda untuk berbagai jenis butiran. Konsep di balik ini adalah bahwa butiran di tindakan permukaan luar sebagai berat dan gesekan statis mereka membantu untuk tetap dalam arah miring. Sudut inklinasi disebut sebagai ‘sudut istirahat’ dan rasio tangen dari sudut istirahat tidak lain adalah koefisien gesekan statis bahan granul tersebut.
Gesekan statis karena besarnya cukup, dengan cara, sangat membantu dalam kehidupan nyata. Bayangkan sebuah mobil yang diparkir di jalan dengan gradien kecil. Dengan tidak adanya gesekan statis, roda mobil akan cenderung memutar dan mulai bergerak. Ini adalah alasan di gradien yang curam, rem tangan terlibat saat parkir dan dalam kasus terburuk, batu-batu berat yang ditempatkan di belakang ban.

Contoh Soal Gaya Gesek Statis pada Bidang Datar

Contoh soal 1

Balok kayu bermassa 100 kg diletakan di lantai dan ditarik dengan koefisien gesek statis kotak dengan lantai 0,5. Berapa besar gaya gesek statisnya?

penyelesaian:

diketahui : m=100 kg

μs =0,5

g= 9,8 m/s²

ditanya: fs…………….?

jawab : fs= μs. N

= μs.( m.g)

= 0,5. (100 kg. 9,8m/s²)

= 490 N

Contoh Soal 2

Buku bermassa 200 gram berada di atas meja di dorong dengan gaya 4 N sejajar meja. Koefisien gesek statik sebesar 0,2. Buku, maka tentukan besar gaya gesek buku pada meja ? (g = 10 m/s²)

Penyelesaian:

gaya-gaya yang bekerja pada buku di atas meja digambarkan terlebih dahulu untuk mempermudah

Diketahui: m = 200 gram = 0,2 kg ; μs = 0,2 ; g = 10 m/s²

Menentukan gaya gesek statis maksimumnya:

fsmak = ms. N

fsmak = μs. w

fsmak = μs. m.g

fsmak = 0,2. 0,2. 10

fsmak = 0,4 N

Maka gaya statis pada buku tersebut adalah 0,4 N.

Contoh Soal Gaya Gesek Statis Bersudut

Contoh Soal :

Dedi menarik kayu bermassa 8 kg dengan membentuk sudut 60° terhadap lantai kasar dengan gaya 10 N. Dedi menarik kayu. Tentukan besar koefisien gesek statisnya saat balok dalam keadaan tepat akan bergerak!

Penyelesaian :

Gambaran gaya-gaya yang bekerja pada balok yang ditarik Dedi.

Diketahui:

F = 10 N ; m = 8 kg ; α = 60°

Ditanyakan: m s tepat akan bergerak….. ?

Saat tepat akan bergerak, maka gaya penggeraknya (F cos α) sama dengan gaya gesek statis maksimumnya.

F cos α = f smak

F cos α = μs N dimana N + F sin 60° = w karena ∑Fy = 0

F cos α = μs (w – F sin 60°)

10 cos 60° = μs (8. 10 – (10. 0,866))

5 = μs 71,33

μs = 0,07

Maka besar koefisien gesek statisnya saat balok dalam keadaan tepat akan bergerak adalah 0,07.

Gaya Gesek Statis pada Bidang Miring

Benda yang diletakkan pada bidang miring dapat menyebabkan suatu benda bergerak atau diam. Untuk memahami gaya yang mempengaruhi gerakan pada bidang miring pada prinsipnya sama dengan pada bidang datar, namun peruraian gaya pada bidang miring agak sedikit berbeda dengan bidang datar. Perhatikanlah penyelesaian contoh soal sebagai berikut:

Contoh Soal:

Kulkas diturunkan dari mobil truk bermassa 10 kg pada bidang miring truk dengan kemiringan 30° terhadap bidang datar. Jika koefisien gesek statis antara balok dan bidang miring adalah 0,75 serta nilai percepatan gravitasi 10 m/s², maka tentukan gaya gesek tepat akan bergerak kulkas pada bidang miring tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

M= 10 kg ; ms = 0,75 ; g = 10 m/s²

Ditanyakan: Fmiring …… ?

Untuk mempermudah kita gambarkan peruraian gayanya

Tentukan gaya gesek statis maksimumnya :

fsmak = μs. N

fsmak = μs. w cos 30°

fsmak = μs. m. g. cos 30°

fsmak = 0,75. 10. 10. ½√3

fsmak = 64,952 N

mentukan gaya penggeraknya :

Fmiring = w sin 30°

Fmiring = m. g. sin 30°

Fmiring = 10. 10. 0,5

Fmiring = 50 N

Gaya penggeraknya lebih kecil dari gaya gesek statis maksimumnya maka benda dikatakan belum bergerak. Maka perlu di setting ulang kemiringan atau gaya tambahan agar memiliki tenaga penggerak dan dapat diturunkan ke bawah.

Gaya Gesek pada Tikungan Datar dan Tikungan Miring

Benda yang bergerak di tikungan terdapat unsur gaya sentripetal yang mengarah ke pusat lingkaran. Agar suatu benda dapat melakukan gerak melingkar dalam suatu tikungan tanpa selip atau tergelincir maka besar dari gaya gesek statisnya sama dengan gaya sentripetalnya.

Fs = m. v²/r dan fs =μs. N

Keterangan :

Fs = gaya sentripetal (N)

m = massa benda (kg)

v = laju linier benda (m/s)

r = jari-jari gerak melingkar pada tikungan (m)

fs = gaya gesek statis (N)

μs = koefisien gesek statis (tanpa satuan)

N = gaya normal pada benda (N)

Contoh Soal:

Mobil balap belok pada tikungan datar dengan jari-jari kelengkungan 50 m dan kecepatan mobil 20 km/jam, tentukan koefisien gesek antara ban mobil dengan aspal jalan, agar mobil tidak selip!

Penyelesaian:

Gaya yang bekerja pada mobil

Diketahui: v = 20 km/jam ; r = 50 meter ; g = 10 m/s²

Ditanyakan: ms ……?

Gaya gesek statis senilai dengan gaya sentripetal

fs = Fs

μs. N = m.v²/r saat mobil di tikungan datar maka N = w

μs. w = m.v²/r

μs. m. g = m.v²/r

μs . g = v²/r

μs = v²/(r.g)

μs =20² / (50 x 10)

μs = 0,8

Maka koefisien gaya gesek statis antara ban mobil dengan aspal jalan agar mobil tidak selip adalah 0,8.

Demikian penjelasan mengenai gaya gesek statis beserta contoh soal dan pembahasannya. Semoga bisa dimengerti dan dapat menambah wawasan.

Pertanyaan Umum tentang Gesekan Statis

1. Apa itu gesekan statis?

Gesekan statis adalah gaya tahan yang terjadi antara dua permukaan yang saling bersentuhan dan cenderung menghambat pergerakan relatif di antara keduanya. Ini terjadi ketika permukaan-permukaan tersebut memiliki kecenderungan untuk saling menahan dan tidak meluncur satu sama lain.

2. Apa penyebab utama gesekan statis?

Gesekan statis disebabkan oleh gaya intermolekul antara permukaan-permukaan yang saling bersentuhan. Permukaan-permukaan tersebut memiliki ketidaksempurnaan mikroskopis dan gaya elektrostatis yang menyebabkan adhesi atau saling menempel. Ini menghasilkan hambatan terhadap pergerakan relatif antara permukaan-permukaan tersebut.

3. Apa perbedaan antara gesekan statis dan gesekan kinetik?

Gesekan statis terjadi ketika dua permukaan saling menahan dan cenderung tetap diam satu sama lain. Gesekan kinetik terjadi ketika dua permukaan saling meluncur dan terjadi pergerakan relatif di antara keduanya. Gesekan statis terjadi sebelum pergerakan dimulai, sedangkan gesekan kinetik terjadi selama pergerakan berlangsung.

4. Bagaimana mengukur koefisien gesekan statis antara dua permukaan?

Koefisien gesekan statis antara dua permukaan dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut alat pengukur gesekan atau dengan melakukan percobaan. Percobaan tersebut melibatkan menerapkan gaya sejajar ke permukaan dan secara bertahap meningkatkan gaya tersebut hingga permukaan mulai meluncur. Koefisien gesekan statis dapat dihitung dengan membagi gaya gesekan maksimum yang diperlukan untuk memulai gerakan dengan gaya normal yang diterapkan pada permukaan.

5. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi gesekan statis?

Beberapa faktor yang mempengaruhi gesekan statis antara dua permukaan adalah kasar halusnya permukaan, gaya normal yang diterapkan, jenis material permukaan, dan kelembaban. Permukaan yang halus atau licin cenderung memiliki gesekan statis yang lebih rendah daripada permukaan yang kasar. Gaya normal yang lebih besar cenderung meningkatkan gesekan statis. Selain itu, kelembaban dapat mempengaruhi gesekan statis karena adanya lapisan air di antara permukaan yang dapat mereduksi gesekan.

6. Bagaimana mengurangi gesekan statis antara dua permukaan?

Untuk mengurangi gesekan statis antara dua permukaan, beberapa tindakan yang dapat dilakukan adalah:

Menghaluskan atau melicinkan permukaan untuk mengurangi ketidaksempurnaan mikroskopis yang menyebabkan gesekan.
Mengurangi gaya normal yang diterapkan pada permukaan.
Menggunakan pelumas atau bahan antigesek untuk mengurangi kontak langsung antara permukaan dan memfasilitasi pergerakan.
Mengurangi kelembaban atau menjaga permukaan tetap kering, karena kelembaban dapat meningkatkan gesekan statis.

7. Apa aplikasi penting dari gesekan statis dalam kehidupan sehari-hari?

Gesekan statis memiliki beberapa aplikasi penting dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya:

Penggunaan kancing atau retsleting yang bergantung pada gesekan statis untuk menjaga keberadaan mereka.
Pemanfaatan gesekan statis dalam mesin listrik, seperti motor listrik, generator, dan transformator.
Penggunaan rem pada kendaraan yang mengandalkan gesekan statis untuk menghentikan pergerakan.
Penggunaan elektrostatik dalam teknologi pencetakan, seperti fotokopi dan printer.
Aplikasi dalam industri manufaktur, seperti proses pemindahan material atau pengemasan.