Contoh Soal & Pembahasan Gaya Gesek + Gambar Ilustrasi

Artikel ini menyajikan kumpulan soal dan pembahasan wacana gaya gesek pada gerak benda di bidang datar. Karena konsep yang akan kita gunakan untuk menuntaskan soal wacana gaya gesek yaitu konsep Hukum Newton, maka sebelum masuk ke pembahasan soal mari kita pelajari lampau ringkasan bahan wacana Hukum Newton dan juga gaya gesek diberikut ini.

Konsep Hukum Newton

Hukum I Newton	Hukum II Newton	Hukum III Newton
ΣF = 0	ΣF = ma	Faksi = −Freaksi
Keadaan benda: ■ diam (v = 0  m/s) ■ bergerak lurus beraturan atau GLB (v = konstan)	Keadaan benda: ■ benda bergerak lurus berubah beraturan atau GLBB (v ≠ konstan)	Sifat gaya agresi reaksi: ■ sama besar ■ berlawanan arah ■ terjadi pada 2 objek tidak sama

Penjelasan lengkap terkena Hukum Newton, baca artikel perihal: Bunyi dan Rumus Hukum Newton I, II, dan III Beserta misalnya.

Konsep Gaya Gesek

Gaya Gesek Statis	Gaya Gesek Kinetis
fs = μs N	fk = μk N
Bekerja pada benda: ■ diam (v = 0  m/s) ■ tepat akan bergerak (fs maksimum)	Bekerja pada benda: ■ bergerak (baik GLB maupun GLBB)

Penjelasan lengkap terkena gaya gesek, baca artikel perihal: Definisi, Sifat, Jenis, Rumus dan misal Soal wacana Gaya Gesek.

Hubungan Gaya Gesek dan Gerak Benda

Besar Gaya Luar	Keadaan Benda
Jika F < fs maksimum	Diam, berlaku Hukum I Newton
Jika F > fs maksimum	Bergerak, berlaku Hukum II Newton dan bekerja gaya gesek kinetik (fk)

Oke, bila kalian sudah paham terkena konsep Hukum Newton dan gaya gesek, sekarang saatnya kita bahas beberapa soal wacana gaya gesek. Simak baik-baik uraian diberikut ini.

misal Soal #1

Sebuah balok bermassa m1 ditumpuk di atas balok yang massanya m serta berada di atas lantai horizontal yang licin, ibarat yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Kemudian, sebuah gaya F dikerjakan pada balok 2. Koefisien goresan statis dan kinetis antara balok-balok adalah μs dan μk.

■ Tentukanlah nilai maksimum F supaya balok tidak bergerak satu sama lainnya.

■ Tentukanlah percepatan setiap balok bila F lebih besar daripada nilai tersebut.

Jawab

Langkah pertama untuk menjawaban soal fisika yang berkaitan dengan dinamika adalah dengan menggambarkan diagram gaya yang bekerja pada sistem. Untuk soal di atas, alasannya terdapat dua benda maka untuk mempergampang memahami gaya-gaya yang bekerja secara spesifik, kita gambarkan diagram gaya kedua benda secara terpisah. Perhatikan gambar di bawah ini.

Perhatikan gambar diagram gaya pada kedua balok di atas. Pada balok 1, bekerja tiga gaya yaitu gaya normal, gaya berat dan gaya gesek. Gaya gesek pada balok 1 timbul alasannya permukaan balok 1 dan 2 saling bersentuhan. Sedangkan pada balok 2 bekerja empat gaya, yaitu gaya normal, gaya berat, gaya gesek dan gaya tarik F. Gaya gesek yang sama juga bekerja pada balok 2 tetapi dengan arah yang berlawanan.

■ F maksimum biar balok 1 tidak bergerak

Syarat biar balok 1 tidak bergerak terhadap balok 2 maka percepatan balok 1 harus sama dengan percepatan balok 2.

a1 = a2

Kemudian kita tinjau resultan gaya yang bekerja pada masing-masing balok dengan memakai Hukum I dan II Newton sebagai diberikut.

Tinjau balok 1

ΣFY = 0

N1 – w1 = 0

N1 = w1

N1 = m1g

ΣFX = ma

f = m1a1

Karena balok 1 tidak bergerak maka gaya gesek yang bekerja yaitu gaya gesek statis.

fs = m1a1

μsN1 = m1a1

μsm1g = m1a1

a1 = μsg ………………. Pers. (1)

Tinjau balok 2

ΣFX = ma

F – f = m2a2

F – μsm1g = m2a2 ………………. Pers. (2)

Karena a1 = a2 maka persamaan (1) sanggup kita subtitusikan ke dalam persamaan (2) sebagai diberikut.

F – μsm1g = m2(μsg)

F – μsm1g = μsm2g

F = μsm1g + μsm2g

F = μsg(m1 + m2)

melaluiataubersamaini demikian, nilai F maksimum agar balok tidak bergerak satu sama lainnya yaitu F = μsg(m1 + m2).

■ Percepatan balok 1 dan 2

Apabila nilai F > μsg(m1 + m2) maka balok 1 akan bergerak terhadap balok 2. Karena bergerak, maka gaya gesek yang bekerja yaitu gaya gesek kinetis. Lalu untuk memilih besar percepatan masing-masing balok, kita gunakan persamaan Hukum II Newton sebagai diberikut.

Tinjau balok 1

ΣFX = ma

fk = m1a1

μkm1g = m1a1

a1 = μkm1g

jadi besar percepatan balok 1 yaitu a1 = μkm1g

Tinjau balok 2

ΣFX = ma

F – fk = m2a2

F – μkm1g = m2a2

a2 = (F – μkm1g)/m2

jadi besar percepatan balok 2 adalah a2 = (F – μkm1g)/m2

misal Soal #2

Balok A = 15 kg dan balok B = 20 kg ditumpuk ibarat pada gambar di bawah ini. Koefisien gesek kinetik antara balok A dengan balok B dan balok B dengan lantai sama yaitu μk = 0,3. Jika balok B ditarik gaya F sehingga bergerak pelan maka tentukan perbandingan gaya gesek yang bekerja antara balok A dan B dengan gaya gesek yang bekerja antara balok B dan lantai.

Jawab

Diketahui:

mA = 15 kg

mB = 20 kg

μk = 0,3

g = 10 m/s2

F = undefine

Ditanyakan: fA : fB

Seperti pada soal sebelumnya, langkah pertama kita gambarkan diagram gaya secara terpisah antara balok A dan balok B ibarat yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Perhatikan gambar diagram gaya yang bekerja pada kedua balok di atas. Gaya gesek yang bekerja antara balok A dengan balok B adalah fA sedangkan gaya gesek yang bekerja antara balok B dengan lantai adalah fB. Besar masing-masing gaya gesek tersebut yaitu sebagai diberikut.

fA = μkNA

fA = μkwA

fA = μkmAg

fA = (0,3)(15)(10)

fB = 45 N

fB = μkNAB

fB = μk(wA + wB)

fB = μk(mAg + mBg)

fB = 0,3[(15 × 10) + (20 × 10)]

fB = 0,3(150 + 200)

fB = 0,3(350)

fB = 105 N

melaluiataubersamaini demikian, perbandingan gaya gesek antara balok A dan balok B dengan gaya gesek antara balok B dengan lantai yaitu sebagai diberikut.

fA : fB = 45 N : 105 N

fA : fB = 3 : 7

misal Soal #3

Koefisien gesek statis antara sebuah lemari kayu dengan lantai garang suatu kolam mobil pick up sebesar 0,75. Berapakah percepatan maksimum yang masih boleh dimiliki kendaraan beroda empat biar lemari tetap tak bergerak terhadap kolam kendaraan beroda empat tersebut?

Jawab

Diketahui:

μs = 0,75

g = 10 m/s2

Ditanyakan: Percepatan maksimum (amaks)

Pertama, kita gambarkan ilustrasi tragedi pada soal tersebut. Kemudian lukiskan garis-garis gaya yang bekerja pada objek ibarat yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Perhatikan diagram gaya yang bekerja pada lemari di atas. melaluiataubersamaini memakai Hukum II Newton, kita peroleh persamaan gerak lemari sebagai diberikut.

ΣFX = ma

f = mamaks

μsN = mamaks

μsmg = mamaks

μsmg = mamaks

amaks = μsg

amaks = (0,75)(10)

amaks = 7,5 m/s2

jadi kecepatan maksimum mobil pick up tersebut biar lemari tetap dalam keadaan membisu yaitu sebesar 7,5 m/s2.

Demikianlah artikel wacana kumpulan pola soal dan pembahasan wacana gaya gesek beserta gambar ilustrasi dan diagram gayanya. Semoga sanggup bermanfaa untuk Anda. Apabila terdapat kesalahan tanda, simbol, karakter maupun angka dalam perhitungan mohon dimaklumi. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel diberikutnya.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :