Analisis Gaya Gesek
Analisis Gaya Gesek dan Analisis Gaya Berat – Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang aplikasi hukum Newton bagi kehidupan. Pada topik ini, kalian akan belajar tentang analisis gaya gesek dan sifat-sifatnya.
Pengertian Gaya Gesek
Sebelum kalian membahas lebih jauh tentang gaya gesek, lakukan kegiatan berikut ini. Tariklah kotak tempat pensilmu di atas meja secara perlahan-lahan lalu amatilah apa yang terjadi. Tambahkan gaya tarikan secara terus menerus sampai benda tepat berjalan. Kejadian tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.
Apabila kalian menarik kotak pensil dengan gaya yang kecil, maka akan timbul gaya antara permukaan kotak pensil dengan meja yang arahnya melawan gerakan kotak pensil. Gaya ini disebut sebagai gaya gesek statis. Saat gaya yang kalian berikan ditingkatkan terus menerus, gaya gesek juga akan mengimbangi gaya tersebut. Hal ini akan berlangsung sampai gaya gesek statis mencapai harga maksimum (fsmax) dan tidak dapat mengimbangi gaya yang kalian berikan. Pada saat itulah kotak pensil mulai bergerak. Setelah benda bergerak, peran gaya gesek statis digantikan oleh gaya gesek kinetis. Ketika benda bergerak, akan berlaku hubungan berikut.
Untuk mempermudah kegiatan di atas, perhatikanlah gambar di bawah ini.
Berdasarkan gambar di atas, gaya gesek didefinisikan sebagai gaya antara dua permukaan benda yang bersentuhan. Beberapa hal penting tentang gaya gesek yang perlu dipahami adalah sebagai berikut.
a. Gaya gesek timbul pada dua permukaan benda yang bersentuhan.
b. Ada upaya menggerakkan salah satu benda tersebut.
c. Arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gerak benda.
Besarnya gaya gesek antara dua permukaan benda dipengaruhi oleh tingkat kekasaran bidang sentuh kedua permukaan benda tersebut. Semakin kasar permukaan bidang sentuh, semakin besar pula gaya gesek yang bekerja padanya.
Keuntungan dan Kerugian Adanya Gaya Gesek
Timbulnya gaya gesek antara dua permukaan benda ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan. Berikut ini adalah gaya gesek yang merugikan.
a. Mempercepat Ausnya Permukaan Bidang yang BersentuhanGaya gesek dapat menyebabkan ausnya permukaan suatu bidang yang bersentuhan, misal pada komponen-komponen mesin. Untuk mengurangi resiko gesekan antar komponen mesin biasanya digunakan minyak pelumas.
b. Gaya Gesek dapat Menimbulkan Energi PanasPada musim kemarau, sering terjadi kebakaran hutan yang disebabkan gesekan antara ranting-ranting kering yang diterpa angin. Pada tingkat tertentu panas yang dihasilkan dapat menimbulkan kebakaran.
c. Mempersulit Gerak BendaMemindahkan lemari di atas lantai yang kasar akan lebih sulit daripada lantai yang licin. Untuk mengurangi gesekan antara kaki lemari dengan lantai, biasanya digunakan alas, contoh kain dan roda.
Berikut ini adalah gaya gesek yang menguntungkan.
a. Roda Kendaraan
Apabila gaya yang menggerakkan mobil adalah F, maka gaya yang timbul antara roda dan permukaan jalan adalah fs. Gaya gesek ini akan menimbulkan momen gaya. Momen gaya inilah yang berfungsi memutar roda. Apabila jalanan licin, maka roda akan tergelincir atau slip. Keadaan ini sangat membahayakan bagi pengendara maupun penumpangnya.
b. Memudahkan Manusia untuk BerjalanMengapa gaya gesek menguntungkan saat berjalan? Perhatikanlah gambar di bawah ini.
Ketika kalian melangkahkan kaki belakang, sebenarnya kalian telah memberikan gaya pada telapak kaki sebesar F, sehingga akan timbul gaya gesek antara telapak kaki dengan lantai yang arahnya ke depan. Apa yang terjadi jika lantai licin (tanpa gesekan) ?
c. Rem Kendaraan
Rem merupakan salah bagian penting dalam sistem keamanan kendaraan bermotor. Rem memanfaatkan gaya gesek dalam sistem kerjanya.
Analisis Gaya Berat
Pada topik sebelumnya kalian belajar tentang analisis gaya gesek. Pada topik ini kalian akan belajar tentang analisis gaya berat. Ingatlah kembali pelajaran kelas VII tentang besaran pokok. Salah satu besaran pokok yang telah kalian pelajari adalah massa yang bersatuan kilogram (kg). Lalu, apa perbedaan antara massa dan berat? Simak ulasan berikut ini.
Massa merupakan ukuran jumlah zat yang dapat diukur menggunakan neraca. Massa termasuk dalam kelompok besaran skalar, yaitu besaran yang hanya mempunyai nilai. Dalam konteks dinamika, massa merupakan ukuran kelembaman suatu benda. Semakin besar massa suatu benda, semakin besar pula sifat kelembaman benda tersebut. Artinya, semakin besar kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaan diam atau bergerak.
Sebagai contoh, untuk memberikan percepatan yang sama, diperlukan gaya yang lebih besar pada benda yang bermassa besar dan berlaku sebaliknya. Benda yang bermassa besar akan lebih sulit dihentikan ketika bergerak dan berlaku sebaliknya. Berat sebuah benda adalah besarnya gaya gravitasi yang berpengaruh pada benda tersebut. Hal tersebut menunjukkan bahwa, berat sebuah benda dipengaruhi oleh besarnya gravitasi, sehingga nilainya tidak sama untuk semua tempat, bergantung besarnya percepatan gravitasi di tempat tersebut.
Berat merupakan besaran vektor, sehingga berat juga mempunyai arah. Satuan untuk berat dalam SI adalah Newton (N), sedangkan arah berat selalu menuju ke pusat bumi (planet). Satuan lain dari berat adalah dyne, dimana 1 N = 105 dyne. Alat yang digunakan untuk mengukur berat benda disebut dynamometer atau sering disebut neraca pegas. Secara matematis, berat benda dinyatakan sebagai berikut.
Keterangan:
w = berat benda (N);
m = massa benda (m); dan
g = percepatan gravitasi (m/s2);
Besarnya percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah 9,8 m/s2. Jadi, untuk massa 1 kg benda di permukaan bumi memiliki berat sebesar 9,8 N.