Gaya Gesek: Pengertian, Jenis, Rumus, Contoh Soal

Gaya gesek adalah gaya yang hampir tidak mungkin dapat dihindari dalam kehidupan sehari-hari. Gaya gesek bisa ditemukan di mana saja khususnya di permukaan kasar. Meski gaya gesek sering dianggap merugikan karena menyebabkan ban menjadi aus, namun gaya gesek juga dibutuhkan dalam kehidupan.

Pengertian Gaya Gesek

Gaya gesek merupakan gaya yang timbul disebabkan oleh adanya dua buah permukaan benda yang saling bergesekan. Sifat gaya gesek adalah selalu berlawanan arah dengan gaya yang diterima oleh suatu benda. Sebagai contoh yakni gaya gesek yang diterima oleh kursi dengan lantai.

Saat seseorang mendorong meja tersebut ke arah depan, maka pada waktu yang bersamaan meja akan mengalami gaya gesek akibat gesekan yang terjadi antara meja dengan lantai. Gaya gesek yang terjadi antara meja dan lantai memiliki arah berlawanan dengan arah gerak meja, yakni ke arah belakang.

Gaya gesek termasuk ke dalam gaya sentuh karena gaya ini baru bisa dirasakan ketika terjadi sentuhan antara dua permukaan benda. Gaya gesek tidak harus selalu terjadi antara benda padat dengan benda padat namun juga bisa terjadi antara benda cair dan juga benda berbentuk gas.

Gaya stokes membahas mengenai gaya gesek yang terjadi antara benda padat dan cairan serta juga benda gas. Contoh gaya gesek yang terjadi antara benda padat dan cair yakni ketika perenang berenang di dalam air. Gaya gesek benda padat dan udara seperti pesawat terbang serta udara di angkasa.

Koefisien Gesek

Gaya gesek antara dua permukaan dipengaruhi oleh koefisien gesek (µ) antara permukaan tersebut. Koefisien Gesek merupakan suatu fungsi area kontak di antara dua permukaan, kekuatan yang saling berpengaruh dan sifatnya.

Koefisien gesek antara permukaan sendiri dapat meningkat secara normal dengan meningkatnya temperature serta beban yang menurun. Apabila energi pada gesekan berkurang maka akan mendorong peningkatan deformasi kontak area dan temperature.

Apabila koefisien gesek (µ) rendah maka laju keausan juga menurun. Dalam Hukum Amonton berbunyi The Laws of Friction dikatakan:

1. Gaya gesek tidak tergantung kepada kontak area
2. Gesekan kinetis tidak bergantung kepada kecepatan sliding
3. Gaya gesek (tangential) sebanding dengan gaya normal secara langsung

Faktor yang Mempengaruhi Besaran Gaya Gesek

Ada beberapa faktor yang berpengaruh terhadap besarnya gaya gesek yang dialami permukaan benda sebagai berikut:

1. Kondisi lingkungan serta suhu pelumasan
2. Topografi dari permukaan benda
3. Adanya partikel keausan (wear) serta partikel yang berasal dari luar arena luncur atau sliding interface
4. Kekerasan relative dari material di daerah kontak
5. Struktur mikro serta morfologi dari material
6. Gaya dari luar serta perpindahan sistem

Rumus Gaya Gesek

Untuk menghitung besar gaya gesek bisa dilakukan dengan mengkalikan antara koefisien gaya gesek material dengan gaya normal yang bekerja pada benda tersebut.

f = µ x N

Keterangan:

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

Gaya Gesek Statis

Ada dua jenis gaya gesek yakni statis dan kinetis. Gaya gesek statis merupakan gesekan yang terjadi antara dua benda padat yang satu sama lain relative tidak bergerak. Keuntungan gaya gesek statis adalah dapat mencegah benda untuk meluncur bebas ke bawah di bidang miring.

Gaya gesek statis timbul dari gaya yang diaplikasikan tepat sebelum benda mulai bergerak. Untuk mencari nilai gaya gesek maksimum sebelum gerakan terjadi pada sebuah benda menggunakan rumus berikut:

Fw = – fs x Fn

Keterangan:

Fw = Gaya gesek (friction of weight)
fs = Koefisien gesek statis
Fn = Gaya normal (friction of normal)

Saat tidak ada gerakan yang timbul, maka nilai gaya gesek berkisar mulai dari nol sampai nilai gaya gesek maksimum. Jika ada gaya yang diberikan pada benda dengan nilai lebih kecil dari gaya gesek maksimum maka gaya gesek akan melawan dengan besar yang setara dengan gaya itu dengan arah berlawanan.

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

Gaya Gesek Kinetis

Gaya gesek kinetis atau dinamis merupakan gaya gesek yang terjadi antara dua benda bergerak relative satu sama lainnya serta saling bergesekan. Nilai koefisien gesek kinetis biasanya lebih kecil dibandingkan gaya gesek statis pada material yang sama.

Gambar di atas menunjukkan skema gaya gesek kinetis yang terjadi antara sebuah benda pada bidang datar dan juga pada bidang miring. Berikut adalah formulasi matematis perhitungan gaya gesek kinetis:

Fw = – fk x Fn

Keterangan:

Fw = Gaya gesek (friction of weight)
fk = Koefisien gesek kinetis
Fn = Gaya normal (friction of normal)

Gaya Gesek dalam Kehidupan Sehari-Hari

Gaya gesek dalam kehidupan sehari-hari memiliki nilai plus dan minusnya tersendiri. Keuntungan adanya gaya gesek sebagai berikut:

• Memudahkan makhluk hidup untuk dapat bergerak berpindah tempat karena tanpa adanya gaya gesek maka lantai akan sangat licin sehingga mudah terpeleset ketika jalan
• Tanpa adnaya gaya gesek dapat menyebabkan ban mobil slip di jalanan karena jalanan yang licin
• Parasut juga bekerja berdasarkan gaya gesek yang terjadi antara padat dan udara

Selain keuntungan, gaya gesek juga memiliki beberapa kerugian 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 mengalami kerusakan akibat panas
• Gaya gesek menimbulkan derit pada engsel pintu

Contoh Soal Gaya Gesek

Suatu kotak es memiliki massa sebesar 50 kg dalam kondisi diam di atas lantai yang datar. Koefisien gesekan kinetis kotak es dengan lantai sebesar fk = 0,3 dan juga koefisien gesekan statis kotak es dengan lantai sebesar fs = 0,4.

Kotak es tersebut kemudian ditarik menggunakan gaya sebesar 100 N serta membentuk sudut sebesar 30 derajat terhadap lantai. Berapa besar gaya gesek yang dialami oleh kotak es?

Gaya gesek masuk ke dalam salah satu contoh gaya sentuh. Gaya gesek memiliki keuntungan dan kerugian. Tanpa adanya gaya gesek maka seseorang tidak dapat berjalan dengan tegak tanpa terjatuh. Hal ini karena tanpa gaya gesek yang terjadi antara alas kaki dan lantai akan membuat lantai menjadi licin.