FISIKA DASAR 1A (FI- 1101) Kuliah 6 Gesekan.

Presentasi berjudul: "FISIKA DASAR 1A (FI- 1101) Kuliah 6 Gesekan."— Transcript presentasi:

1 FISIKA DASAR 1A (FI- 1101) Kuliah 6 Gesekan

2 Topik Hari Ini Gesekan Apa itu gesekan? Bagaimana mengenalinya?
Model Gesekan Gesekan Statik dan Kinetik Contoh persoalan gesekan

3 Bagaimana gesekan bekerja? Melawan gerak! Bagaimana mengenalinya?
Gesekan menghasilkan suatu gaya yang arahnya berlawanan dengan arah gerak! j N FAPPLIED i ma fFRICTION mg

4 GESEKAN... Gesekan disebabkan oleh interaksi “mikroskopik” antara dua permukaan:

5 GESEKAN... Gaya gesekan bekerja melawan gerak: Sejajar permukaan.
Tegak lurus dengan gaya Normal. j N F i ma fF mg

6 Model untuk gesekan Arah vektor gaya gesekan adalah tegak lurus dengan vektor gaya normal N. Besar vektor gaya gesekan |fF| adalah sebanding dengan besarnya vektor gaya normal |N |. |fF| = K | N | Sesuatu yg “lebih berat” menurut perasaan akan memberikan gesekan yang lebih besar. Konstanta K disebut sebagai “koefisien gesekan kinetik.”

7 Model untuk gesekan... Dinamika: i : F  KN = ma j : N = mg
so F Kmg = ma j N F i ma K mg mg

8 Contoh: Gesekan dan Gerak
Sebuah kotak bermassa m1 = 1.5 kg ditarik arah sejajar dengan tali yang memiliki tegangan T = 90 N. Kotak bergeser (mk = 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 slides with friction (mk=0.51 ) T m1 a = ? m2 slides without friction

9 Contoh: Gesekan dan Gerak… Solution
Pertama-tama gambar diagram benda bebas kotak 1: N1 m1 f = mKN1 = mKm1g T m1g

10 Contoh: Gesekan dan Gerak… Solution
Hk III Newton mengatakan kotak 2 mempekerjakan gaya pada kotak 1 yang sama tapi berlawanan dengan kotak 1 mempekerjakan gaya pada kotak 2. Sebagaimana yang telah dibahas, gaya ini adalah gaya gesekan: = mKm1g f1,2 m1 f2,1 m2

11 Contoh: Gesekan dan Gerak… Solusi
Sekarang perhatikan diagram benda bebas untuk kotak 2: N2 f2,1 = mkm1g m2 m1g m2g

12 Contoh: Gesekan dan Gerak… Solusi
Akhirnya, selesaikan F = ma dalam arah horisontal: mKm1g = m2a a = 2.5 m/s2 f2,1 = mKm1g m2

13 Bidang Miring dengan Gesekan:
Gambar diagram benda bebas: ma KN j N  mg  i

14 Bidang Miring... Perhatikan komponen i dan j dari FNET = ma :
i mg sin KN = ma j N = mg cos  KN mg sin Kmg cos  = ma ma j N  a / g = sin Kcos   mg mg cos  i mg sin 

15 Gesekan Statik... 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. j N F i fF mg

16 Gesekan Statik... Seperti pada kasus pergeseran, kecuali a = 0.
i : F fF = 0 j : N = mg Sementara balok dalam keadaan statik: fF F j N F i fF mg

17 Gesekan Statik... 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. j N F i fF mg

18 Gesekan Statik... S ditemukan dengan memperbesar F sampai balok mulai bergerak : i : FMAX SN = 0 j : N = mg S FMAX / mg j N FMAX i Smg mg

19 Gesekan Statik : Mari kita tinjau S pada bidang miring.
Dalam hal ini, gaya yang diberikan oleh gesekan akan bergantung pada sudut  dari bidang. 

20 (Hk II Newton sepanjang sb-x)
Gesekan Statik... Gaya yang diberikan oleh gesekan, fF , bergantung pada . fF ma = 0 (balok masih diam) mg sin ff  i j N  (Hk II Newton sepanjang sb-x) mg 

21 Gesekan Statik... Kita dapat menentukan s dengan memperbesar sudut sehingga balok bergerak: mg sin ff In this case: ffSN  Smg cos M SN i j mg sin MSmg cos M N M mg  Stan M

22 Komentar 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.

23 Grafik antara Gaya gesekan vs Gaya terapan:
Aside: Grafik antara Gaya gesekan vs Gaya terapan: fF = SN fF = KN fF fF = FA FA

24 Berapa percepatan maksimum truk a agar kotak tidak bergeser?
Problem1: Truk & Kotak Sebuah kotak bermassa m diletakkan di bagian belakang truk. Koefisien gesekan statik antara kotak & truk adalah S. Berapa percepatan maksimum truk a agar kotak tidak bergeser? S m a

25 Problem1: Truk & Kotak Gambar diagram benda bebas untuk kotak:
Tinjau kasus dimana fF adalah maksimum... (i.e. jika percepatan lebih besar lagi, kotak akan slip). N j i fF = SN mg

26 Problem1: Truk & Kotak Gunakan FNET = ma untuk komponen i dan j
i SN = maMAX j N = mg aMAX = S g N j aMAX i fF = SN mg

27 Problem2: 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? S a Ff Ff Ff (a) (b) (c)

28 Problem2: Bidang miring dipercepat…
Pertama-tama perhatikan kasus dimana bidang miring tidak dipercepat. N Ff mg mg Ff N Jumlah semua gaya adalah nol!

29 Problem2: Bidang miring dipercepat…
Jika bidang mengalami percepatan, gaya normal berkurang dan gaya gesekan bertambah, tetapi gaya gesekan tetap searah dengan bidang: N Ff a mg Jumlah semua gaya menjadi ma! F = ma Jawabannya adalah (a) mg Ff N ma