Gaya Gesek: Pengertian, Jenis, Rumus, Contoh Soal

Gaya gesek merupakan gaya yang hampir tidak mungkin dihindari dalam kehidupan sehari-hari. Gesekan dapat ditemukan di mana saja, terutama pada permukaan yang kasar. Walaupun gaya gesek sering dianggap merugikan karena menyebabkan keausan ban, gaya gesek juga dibutuhkan dalam kehidupan.

Definisi Gaya Gesekan

Gaya gesek adalah gaya yang timbul karena adanya dua permukaan yang saling bergesekan. Sifat gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya yang diterima benda. Contohnya adalah gaya gesek yang diterima kursi dengan lantai.

Pada saat seseorang mendorong meja ke depan, pada saat yang bersamaan meja akan mengalami gaya gesek akibat gesekan yang terjadi antara meja dengan lantai. Gaya gesek yang terjadi antara meja dan lantai mempunyai arah yang berlawanan dengan arah gerak meja yaitu ke arah belakang.

Gaya gesek termasuk ke dalam gaya sentuh karena gaya ini hanya dapat dirasakan bila terjadi sentuhan antara dua permukaan. Gaya gesek tidak selalu harus terjadi antara benda padat dan benda padat tetapi juga dapat terjadi antara benda cair dan juga benda gas.

Gaya Stokes membahas tentang gaya gesek yang terjadi antara benda padat dan cair serta benda gas. Contoh gaya gesek yang terjadi antara benda padat dan cair adalah ketika seorang perenang berenang di dalam air. Gaya gesek benda padat dan udara seperti pesawat terbang dan udara di luar angkasa.

Koefisien Gesekan

Gaya gesekan antara dua permukaan dipengaruhi oleh koefisien gesekan (μ) diantara permukaan tersebut. Koefisien gesekan adalah fungsi dari luas kontak antara dua permukaan, gaya timbal balik dan sifat-sifatnya.

Koefisien gesekan antara permukaan itu sendiri meningkat secara normal dengan meningkatnya suhu dan penurunan beban. Jika energi gesekan berkurang, maka akan mendorong peningkatan deformasi bidang kontak dan temperatur.

Jika koefisien gesekan (μ) rendah, tingkat keausan juga menurun. Dalam Hukum Amonton berbunyi The Laws of Friction dikatakan:

1. Gaya gesekan tidak tergantung pada bidang kontak
2. Gesekan kinetik tidak tergantung pada kecepatan geser
3. Gaya gesek (tangensial) berbanding lurus dengan gaya normal

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Besarnya Gaya Gesekan

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya gaya gesek yang dialami oleh permukaan benda sebagai berikut :

1. Kondisi lingkungan dan suhu pelumasan
2. Topografi permukaan objek
3. Adanya partikel keausan maupun partikel yang berasal dari luar sliding interface atau antarmuka geser
4. Kekerasan relatif material di area kontak
5. Mikrostruktur dan morfologi material
6. Gaya eksternal dan perpindahan sistem

Rumus Gaya Gesekan

Untuk menghitung besarnya gaya gesek dapat dilakukan dengan mengalikan koefisien gesek bahan dengan gaya normal yang bekerja pada benda.

f = μ X N

Informasi:

f = gaya gesek (N)
μ = Koefisien gaya gesek
N = Gaya normal (N)

Friksi statis

Ada dua jenis gesekan yaitu statis dan kinetik. Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang terjadi antara dua benda padat yang relatif diam satu sama lain. Keuntungan gesekan statis adalah dapat mencegah benda meluncur bebas ke bawah bidang miring.

Gesekan statis muncul dari gaya yang diterapkan sesaat sebelum benda mulai bergerak. Untuk mencari nilai gaya gesek maksimum sebelum terjadi gerakan pada suatu benda, gunakan rumus berikut:

Fw = – fs x Fn

Informasi:

Fw = Gaya gesek (gesekan berat)
fs = Koefisien gesekan statis
Fn = gaya normal (gesekan normal)

Ketika tidak ada gerakan yang terjadi, nilai gaya gesek berkisar dari nol hingga nilai maksimum gaya gesek. Jika ada gaya yang diberikan pada sebuah benda dengan nilai lebih kecil dari gaya gesek maksimum, gaya gesek akan berlawanan arah dengan besarnya gaya yang sama dengan gaya tersebut.

Benda baru bergerak bila gaya yang diberikan lebih besar dari gaya gesek maksimum.

Gesekan Kinetik

Gaya gesek kinetik atau dinamis adalah gaya gesek yang terjadi antara dua benda yang bergerak relatif satu sama lain dan saling bergesekan. Nilai koefisien gesekan kinetis biasanya lebih kecil dari gaya gesek statik pada bahan yang sama.

Gambar di atas menunjukkan skema gaya gesek kinetis yang terjadi antara benda pada bidang datar dan juga pada bidang miring. Berikut adalah rumus matematika untuk menghitung gaya gesek kinetik:

Fw = – fk x Fn

Informasi:

Fw = Gaya gesek (gesekan berat)
fk = Koefisien gesekan kinetik
Fn = gaya normal (gesekan normal)

Gaya Gesekan dalam Kehidupan Sehari-hari

Gesekan dalam kehidupan sehari-hari memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Keuntungan gesekan adalah sebagai berikut:

• Memudahkan makhluk hidup untuk dapat berpindah tempat karena tanpa gesekan lantai akan sangat licin sehingga mudah terpeleset saat berjalan
• Tanpa adanya gaya gesek dapat menyebabkan ban mobil selip di jalan karena jalan yang licin
• Parasut juga bekerja berdasarkan gaya gesek yang terjadi antara benda padat dan udara

Selain kelebihannya, gesekan juga memiliki beberapa kelemahan dalam kehidupan sehari-hari:

• Gaya gesek dapat menyebabkan sepatu atau sandal yang digunakan lama kelamaan menjadi aus
• Gaya gesek menimbulkan panas pada poros yang berputar hingga rusak oleh panas
• Gaya gesek menciptakan derit pada engsel pintu

Contoh Masalah Gaya Gesekan

Sebuah kotak es memiliki massa 50 kg dalam keadaan diam di atas lantai datar. Koefisien gesekan kinetis antara kotak es dan lantai adalah fk = 0,3 dan juga koefisien gesekan statis antara kotak es dan lantai fs = 0,4.

Kotak es kemudian ditarik dengan gaya 100 N dan membentuk sudut 30 derajat terhadap lantai. Berapa banyak gesekan yang dialami kotak es?

Gaya gesek termasuk ke dalam salah satu contoh gaya sentuh. Gesekan memiliki kelebihan dan kekurangan. Tanpa gesekan, seseorang tidak dapat berjalan tegak tanpa terjatuh. Hal ini dikarenakan tanpa adanya gaya gesek yang terjadi antara alas kaki dengan lantai maka lantai akan menjadi licin.