Contoh Soal Gaya Gesek dan Rumus Gaya

Posted on

Contoh Soal Gaya Gesek – Materi makalah pembahasan kali ini mengenai contoh soal gaya gesek beserta pengertian, macam dan contoh. Namun dipertemuan sebelumnya kami telah membahas mengenai Contoh Soal Hukum Pascal. Baiklah langsung aja mari kita simak bersama ulasan dibawah ini.

Pengertian Gaya Gesek

Gaya Gesek ialah merupakan suatu gaya yang berlawanan arah dengan arah gerak benda. Terjadinya gaya ini diakibatkan oleh adanya sentuhan benda dengan bidang lintasan dan membuat gesekan antara keduanya hingga benda bergerak.dapat diketahui besar atau tidaknya gaya ini ditentukan oleh kekasaran permukaan kedua bidang yang bersentuhan, jadi semakin kasar permukaan suatu bidang maka nilai gaya geseknya akan semakin besar.

Macam-Macam Gaya Gesek dan Rumusnya

Gaya Gesek Statis

fs maks = μN
Keterangan:
fs maks
=
Gaya gesek statis maksimum (N)
μs
=
Koefisien gaya gesek statis
N
=
Gaya normal (N)

Gaya Gesek Kinetis

fk = μN
Keterangan:
fk
=
Gaya gesek kinetis (N)
μk
=
Koefisien gesekan kinetik
N
=
Gaya normal (N)

Contoh Soal Gaya Gesek dan Pembahasan

Contoh Soal.1

Ada 1 buah balok dengan berat 20 kg diam di atas lantai datar. Koefisien gesekan statis \mu_{s} = 0,4 dan koefisien gesekan kinetis \mu_{k} = 0,3. Balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 60 N dan membentuk sudut 60^{o} terhadap arah mendatar. Gaya gesek yang bekerja pada balok adalah ….

A.       f_{s} = 68 N
B.       f_{s} = 34 N
C.       f_{s} = 17 N
D.       f_{k} = 68 N
E.       f_{k} = 34 N

Pembahasan:

Dari hasil ilustrasi tersebut maka, diperolehlah gambar seperti di bawah.

 

Bekerjanya sebuah gaya dapat dilihat dari gambar di atas.

Pada sumbu vertikal tidak ada gerak, sehingga,

  \[ \Sigma Y = 0 \]

Menghitung Gaya Normal

  \[ N + F \cdot sin 30^{o} - w = 0 \]

  \[ N = w - F \cdot sin 30^{o} \]

  \[ N = m \cdot g - F \cdot sin 30^{o} \]

  \[ N = 20 kg \cdot 10 m/s^{2} - 60 \; N \cdot \frac{1}{2} \]

  

  \[ N = 170 \; N \]

Gaya Gesek Statis

  

  

  

Gaya Tarik Arah Horizontal

  

  \[ F = 60 N \cdot \frac{1}{2} \sqrt{3} \]

  \[ F = 30 \sqrt{3} \; N \]

Sebab F < f_{s} Jadi benda masih dalam keadaan diam. Oleh karena itu gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis sebesar f_{s} = 68 N.

Baca Juga :  Transformator

Jawaban: A

Contoh Soal.2

Perhatikan gambar dibawah!

 

Jika koefisien gesek kinetis antara kotak A dengan meja adalah 0,2 N maka percepatan sistem tersebut …. (g = 10 m/s^{2})

A.       10 m/8²
B.       8 m/s^{2}
C.       6 m/s^{2}
D.       4 m/s^{2}
E.       2 m/s^{2}

Pembahasan:

Bekerjanya gaya tersebut ialah sebagai berikut.

 

Gaya normal kotak A:

  \[ F_{N} = m_{A} \cdot g \]

  \[ F_{N} = 3 \; kg \cdot 10 \]

  \[ F_{N} = 30 N \]

Gaya gesek kinetis yang bekerja pada kotak A:

  \[ f_{k} = \mu_{k} \cdot F_{N} \]

  \[ f_{k} = 0,2 \cdot 30 \]

  \[ f_{k} = 6 \; N \]

Dengan didasari hukum newton, pada kotak A dapat diperoleh:

  \[ \Sigma F_{A} = m_{A} \cdot a \]

  \[ T - f_{k} = m_{A} \cdot a \]

  \[ T = m_{A} \cdot a + f_{k} \]

Selanjutnya menggunakan  Hukum Newton II, pada kotak B dapat diperoleh:

 

 

Jadi, percepatan yang dialami kotak A sebesar 4 m/s^2 ke kanan dan kotak B ke bawah.

Contoh Soal.3
Sebuah balok kayu diletakkan pada sebuah meja. Massa balok 4 kg, percepatan gravitasi 10 m/s 2, koefisien gesekan antara balok dan meja adalah 0,2 dan 0,4. Menurut Analisa balok berikut apakah bergerak, maka tentukan besar gaya gesekan dan percepatan balok jika gaya tariknya: 6 N, 16 N, dan 20 N!
Jawab:
Berat balok → w = m . g = (4) (10) = 40 N
Menentukan total gaya pada sumbu Y:
Menentukan gaya gesekan statik maksimum:
fmaks μs . N = 16 N
Sehingga:
P (6 N) < f(16 N) → benda tepat tidak bergerak. Maka menghasilkan:
P (16 N) = f(16 N) → benda tepat akan bergerak. Sehingga: fmaks = 16 N dan a = 0
→ benda bergerak
∑ F= m . a → P – fk = m . a → a = 3 m/s2
Contoh Soal.4
Sebuah perusahaan ekspedisi barang, baru saja menurunkan sebuah peti 500 N dari truknya. Lalu karyawannya mengambil tali dan mengikatnya kemudian peti tersebut diseret . Agar menarik peti dari keadaan diam sampai tepat akan bergerak diperlukan gaya tarik horizontal 230 N. Saat peti gerak , namun ia cuma membutuhkan gaya 200 N. Lalu Berapakah hasil dari koefisien gesekan statik dan kinetik pada setiap permukaan peti dan jalan?
Jawab :
Peti tepat akan bergerak :
Peti bergerak :
Koefisien gesekan statik:
μ= 230/500 = 0,46
Koefisien gesekan kinetik:
μk = 200/500 = 0,40
Contoh Soal.5
Apabila terdapat sebuah kotak yang mempunyai berat 10 kg kemudian ditarik dengan gaya 40 N hingga membentuk sudut 30° sepanjang permukaan meja
licin (gesekan diabaikan), hitunglah:
a. Percepatan kotak
b. Pada permukaan balok mempunyai besar gaya normal
Jawab:
Berat kotak →
Px = P cos 30° = 20 √3
py = P sin 30° = 20
Contoh Soal.6
Dari masing- masing dua balok kayu mempunyai massa 80 kg dan 100 kg yang sisi sampingnya saling bersentuhan dan diam di atas lantai licin (gesekan diabaikan). Lalu suatu gaya terdapat 720 N dikerjakan pada balok 80 kg. Hitunglah:
a. Percepatan sistem
b. Dari tiap balok yang dikerjakan terdapat gaya kontak balok lainnya
Jawab :
Berat sebuah balok 1 → N1 = W = (80) (10) = 800 N
Berat sebuah balok 2 → N2 = W = (100)(10) = 1000 N
Balok 1:
∑ Fx =m . a → 720 – R21 =(80) .a
Balok 2:
∑ Fy =m . a → R21 = (100) . a
Dimana:
Sehingga:
720 – R12 =(80)(4) → R12 = 400 N
R21 = (100)(4) → R21 = 400 N
Contoh Soal.7
Pada bidang miring dengan kemiringan 37° (sin 37° = 0,6).Seorang pemain ski meluncur dari keadaan diam Dengan menganggap koefisien gesekan kinetik 0,10 hitung:
a. Percepatan pemain ski
b. Bergeraknya pemain ski tersebut dengan kecepatan selama 6 s
Jawab:
Komponen gaya berat:
Wx = w . sin θ = m . g sin θ
W= w . cos θ = m . g cos θ
Ketika menggunakan sumbu Y maka orang tidak bergerak, sehingga berlaku hukum Newton I:
Kemudian disumbu X, seseorang bergerak ke bawah dengan kecepatan a jadi berlaku hukum Newton II:
∑ Fx = m . a → wx – fk = m . a → m . g sin θ – μk . m . g cos θ = m . a
Semua ruas dibagi m:
a = g sin θ – μk . m . g cos θ = 5,2 m/s2
Gunakan Rumus GLBB:
v= v+ a . t = 0 + (5,2)(6) = 31,2 m/s
Demikianlah materi pembahasan mengenai contoh soal gaya gesek kali ini, semoga artikel ini dapat bermnfaat serta dapat menambah ilmu pengetahuan kita semua.