fisika dasar 1a (fi- 1101)

Fisika Dasar 1A FI-1101: Kuliah 6, Hal 1

FISIKA DASAR 1A (FI- 1101)FISIKA DASAR 1A (FI- 1101)

Kuliah 6Kuliah 6GesekanGesekan


Topik Hari IniTopik Hari Ini

Gesekan Apa itu gesekan?Bagaimana mengenalinya?Model GesekanGesekan Statik dan Kinetik

Contoh persoalan gesekan


GESEKANGESEKAN

Bagaimana gesekan bekerja?Melawan gerak!

Bagaimana mengenalinya?Gesekan menghasilkan suatu gaya yang

arahnya berlawanan dengan arah gerak!

maaFFAPPLIED

ffFRICTION mgg

NN

ii

j j


GESEKAN...GESEKAN...

Gesekan disebabkan oleh interaksi “mikroskopik” antara dua permukaan:


GESEKANGESEKAN......

Gaya gesekan bekerja melawan gerak:Sejajar permukaan.Tegak lurus dengan gaya NNormal.

maaFF

ffF mgg

NN

ii

j j


Model untuk gesekanModel untuk gesekan Arah vektor gaya gesekan adalah tegak lurus dengan

vektor gaya normal NN.

Besar vektor gaya gesekan |ffF| adalah sebanding dengan besarnya vektor gaya normal |N N |.

|ffF| = K | N N |

Sesuatu yg “lebih berat” menurut perasaan akan memberikan gesekan yang lebih besar.

Konstanta K disebut sebagai “koefisien gesekan kinetik.”


Model untuk gesekan...Model untuk gesekan...

Dinamika:i : F KN = maj : N = mg

so F Kmg = ma

maaFF

mgg

NN

ii

j j

K mg


Contoh:Contoh: Gesekan dan GerakGesekan dan Gerak Sebuah kotak bermassa m1 = 1.5 kg ditarik arah sejajar dengan tali yang memiliki tegangan T = 90 N. Kotak bergeser (k = 0.51) di atas balok kedua yang bermassa m2 = 3 kg, yang mana sedang bergerak di atas

lantai tanpa gesekan.Berapa percepatan kotak kedua ?

(a) a = 0 m/s2 (b) a = 2.5 m/s2 (c) a = 3.0 m/s2

mm2 2

T mm11slides with friction (k=0.51)

slides without frictiona = ?


Contoh: Gesekan dan Gerak…Contoh: Gesekan dan Gerak… Solution Solution

Pertama-tama gambar diagram benda bebas kotak 1:

m1

N1

m1g

T f = KN1 = Km1g


Contoh: Gesekan dan Gerak…Contoh: Gesekan dan Gerak… SolutionSolution

Hk III Newton mengatakan kotak 2 mempekerjakan gaya pada kotak 1 yang sama tapi berlawanan dengan kotak 1 mempekerjakan gaya pada kotak 2.

m1ff1,2

m2 ff2,1

Sebagaimana yang telah dibahas, gaya ini adalah

gaya gesekan:

= Km1g


Contoh: Gesekan dan Gerak…Contoh: Gesekan dan Gerak… SolusiSolusi

Sekarang perhatikan diagram benda bebas untuk kotak 2:

m2 ff2,1 = km1g

m2g

N2

m1g


Contoh: Gesekan dan Gerak…Contoh: Gesekan dan Gerak… SolusiSolusi

Akhirnya, selesaikan F = ma dalam arah horisontal:

m2 ff2,1 = Km1g

Km1g = m2a gmma k

2

1 2sm819510kg3kg51 ...

a = 2.5 m/s2


Bidang Miring dengan GesekanBidang Miring dengan Gesekan::

Gambar diagram benda bebas:

ii

jjmg

N

KNma


Bidang MiringBidang Miring......

Perhatikan komponen ii dan j j dari FFNET = maa :

ii

jj

mg

N

KNma

i i mg sin KN = ma

mg sin

jj N = mg cos

mg cos

mg sin Kmg cos = ma

a / g = sin Kcos


Gesekan StatikGesekan Statik......

FF

mgg

NN

ii

j j

fF

Sejauh ini kita telah membahas gesekan yang bekerja saat benda bergerak saja.Kita juga mengenal bahwa gesekan juga bekerja pada sistem yang tidak bergerak, “static”.

Di dalam kasus-kasus ini, gaya yang diberikan oleh gesekan akan bergantung pada gaya yang diberikan pada sistem.



Seperti pada kasus pergeseran, kecuali a = 0.i : F fF = 0j : N = mg

FF

mgg

NN

ii

j j

fF

Sementara balok dalam keadaan statik: fF F



FF

mgg

NN

ii

j j

fF

Gaya gesekan maksimum yang mungkin antara dua buah benda adalah fMAX = SN, dengan s disebut sebagai “koefisien gesekan statik.”Sehingga fF S N.Jika F membesar, fF akan membesar sampai

fF = SN dan ebda muali bergerak.



S ditemukan dengan memperbesar FF sampai balok mulai bergerak :

i : FMAX SN = 0j : N = mg

S FMAX / mg

FFMAX

mgg

NN

ii

j j

Smg


Gesekan StatikGesekan Statik : : Mari kita tinjau S pada bidang miring.

Dalam hal ini, gaya yang diberikan oleh gesekan akan bergantung pada sudut dari bidang.



mg

N

ma = 0 (balok masih diam)

Gaya yang diberikan oleh gesekan, fF , bergantung pada .

fF

mg sin ff

(Hk II Newton sepanjang sb-x)

ii

jj



Kita dapat menentukan s dengan memperbesar sudut sehingga balok bergerak:

M mg

N

SN

In this case:

mg sin MSmg cos M

Stan Mii

jj

mg sin ff

ffSN Smg cos M


Komentar tambahan mengenai GesekanKomentar tambahan mengenai Gesekan::

Karena fF = N , gaya gesekan tidak bergantung pada luas permukaan bidang kontak.

Dengan definisi, adalah benar bahwa S > K untuk sistem apapun.


Aside:Aside:

Grafik antara Gaya gesekan vs Gaya terapan:

fF

FA

fF = FA

fF = KN

fF = SN


Problem1: Truk & KotakProblem1: Truk & Kotak

Sebuah kotak bermassa m diletakkan di bagian belakang truk. Koefisien gesekan statik antara kotak & truk adalah S.Berapa percepatan maksimum truk aa agar kotak

tidak bergeser?

m S

aa



Gambar diagram benda bebas untuk kotak:

Tinjau kasus dimana fF adalah maksimum...(i.e. jika percepatan lebih besar lagi, kotak akan slip).

N

fF = SN mg

ii

jj



Gunakan FNET = ma untuk komponen ii dan jj ii SN = maMAX

jj N = mg

aMAX = S g N

fF = SN mg

aMAX

ii

jj


Problem2: Bidang miring dipercepatProblem2: Bidang miring dipercepat Sebuah bidang miring dipercepat dengan

percepatan konstan a. Sebuah balok yang diam pada bidang dipertahankan pada posisinya oleh gesekan statik. Tentukan arah dari gaya gesekan statik?

(a) (b) (c)

Ff

Ff Ff

S aa


Problem2: Bidang miring dipercepat…Problem2: Bidang miring dipercepat…

Pertama-tama perhatikan kasus dimana bidang miring tidak dipercepat.

mg

Ff

N Jumlah semua gaya adalah nol!

mg

NFf


mg

NFf

Problem2: Bidang miring dipercepat…Problem2: Bidang miring dipercepat…

Jika bidang mengalami percepatan, gaya normal berkurang dan gaya gesekan bertambah, tetapi gaya gesekan tetap searah dengan bidang:

aa

Jumlah semua gaya menjadi ma!F = maJawabannya adalah (a)

mg

Ff

Nma

fisika dasar 1a (fi- 1101)

Documents