a. Gaya gesekan statik

Matakuliah
Tahun
: K0614 / FISIKA
: 2006
Pertemuan 4
1
Outline materi :
1. Hukum-hukum Newton
2. Massa dan berat
3. Kesetimbangan gaya
4. Gaya gesekan
2
Lingkup dari dinamika pertiekel adalah : mempelajari
penyebab gerak benda
1. Hukum-hukum Newton
HUKUM NEWTON I
Benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak
lurus beraturan, kecuali ada gangguan ( gaya )
luar pada benda tersebut
.
HUKUM NEWTON II
Percepatan suatu benda / partikel , sama dengan resultan
gaya luar dibagi masa benda tersebut .


a F/ m

atau

 Fm a
ΣF = jumlah gaya yang bekerja pada benda
m = massa benda
a = percepatan benda
3
HUKUM NEWTON III
Setiap gaya yang diadakan pada suatu benda ( gaya aksi) selalu
akan menimbulkan gaya lain ( gaya reaksi) yang sama besarnya
tapi berlawanan arah .


Faksi  - Freaksi
HUKUM GRAVITASI UMUM
Dua benda bermassa m1 dan m2 , saling tarik menarik dengan
gaya yang sama besar dan berlawanan arah :
m1 m2
FG
r2
G = 6,67 x 10-11 Nm-2kg-2 : konstanta gravitasi universal
r = jarak antara kedua benda
4
2. Massa dan berat
Berat suatu benda adalah : gaya gravitasional yang dilakukan
oleh bumi pada benda.
Berat sebuah benda bermassa m adalah :


Wmg
g = 9,8 m/s2
adalah percepatan gravitasi bumi, yang selalu berarah tegak
lurus permukaan bumi dan menuju pusat bumi.
Contoh :
Sebuah balok bermassa 20 kg ditarik sepanjang bidang datar licin
( gesekan diabaikan ) dengan Gaya F ( F sejajar dengan
horizontal). Koeffisien gesekan kinetik balok bidang datar 0,3.
Tentukan besar gaya F agar balok ditarik dengan kecepatan
5
konstan.
Jawab.
fk
N
m
F
W=mg
Karena benda tidak bergerak dalam arah vertikal, maka
jumlah gaya dalah arah vertikal = 0 atau N – mg = 0
atau N = mg = 20 x 9,8 = 196 N
fk = μkN = 0,3 x 196 = 58,8 N
Karena benda bergerak dengan kecepatan konstan, maka
jumlah gaya dalam arah horizontal = 0 atau : fk – F = 0
maka : F = fk = 58,8 N
6
3. Kesetimbangan Gaya
F1
F2
m
F3
F5
F4
Sebuah benda mengalami sejumlah gaya.
Benda tersebut dikatan dalam keadaan seimbang bila jumlah
(penjumlahan secara vektor ) seluruh gaya tersebut sama
dengan nol.( Σ F = 0 ).
Maka bila sebuah benda mengalami sejumlah gaya, jika :
* F=0
: benda diam atau bergerak lurus beraturan
* F=ma
: benda bergerak dengan percepatan a
7
Sistem Satuan Mekanika
Sistem
satuan
SI
cgs
BE
gaya
(F)
Nemton (N)
dyne
pound(lb)
massa
(m )
kg
gram ( gr )
slug
percepatan
(a)
m/s2
cm/s2
ft/s2
BE = british engineering
1 N = 1 kg m/s2
1 dyne = 1 gr cm/s2
1 N = 107 dyne
1 slug = 14,59 kg
8
4. GAYA GESEKAN
Gaya gesekan merupakan gaya perlawanan yang arahnya selalu
berlawanan dengan arah gerak .
Gaya gesek muncul antara dua benda yang saling bersinggungan.
a. Gaya gesekan statik
• Gaya gesekan antara dua benda yang relatif diam satu
• terhadap yang lainnya .
Besarnya gaya gesekan statik adalah :
fS  S N S = koefisien gesekan statik
N = gaya normal , N salu tegak lurus terhadap bidang gesek
fS = S N : saat benda mulai akan bergerak satu terhadap
lainnya
9
b. Gaya gesekan kinetik
Gaya gesekan antara dua benda yang relatif bergerak yang
satu terhadap yang lainnya
Besarnya gaya gessekan kinetik :
fk = k N
k = koefisien gesekan kinetik
DINAMIKA GERAK MELINGKAR
Sebuah benda bermassa m melakukan gerak melingkar, maka:
* Percepatan sentripetalnya: aR = V2/R
* Gaya sentripetalnya : FR = m V2/R
10
Contoh :
Sebuah tikungan jalan dirancang untuk laju kendaraan maksimum
54 km/jam.
Jika koeffisien gesekan statik ban mobil dengan jalan adalah 0,3
dan jalan di tikungan tidak dimiringkan, tentukan jari-jari
kelengkungan jalan.
Jawab,
Dari FR= m V2/R , yang berfungsi sebagai gaya sentripetal adalah
gaya gesekan statik yang menahan kendaraan tergelincir ke luar
jalan. FR = fS = μSN = μS mg , maka : m V2/R = μS m g
atau : R = V2 / (μS g )
V = 54 km/jam = 15 m/s
R = 152 /( 0,3 x 9,8 ) = 76,5 m
11