Gaya Gesek: Pengertian, Rumus, Manfaat, Jenis dan Contoh Penerapan

HermanAnis.com – Teman-teman semua, pada seri Fisika Dasar kali ini kita akan membahas salah satu topik yakni gaya gesek atau gaya gesekan.

A. Pengertian Gaya Gesek

Gaya gesek selalu bekerja pada permukaan benda padat yang saling bersentuhan, sekalipun benda tersebut sangat licin. Permukaan benda yang sangat licin pun sebenarnya sangat kasar dalam skala mikroskopis.

Ketika sebuah benda bergerak, tonjolan-tonjolan miskroskopis ini mengganggu gerak tersebut. Adapun mekanisme gesekan antara dua permukaan dapat di ilustrasikan pada Gambar di bawah ini.

Ketika dua benda saling bersinggungan satu dengan yang lainnya, apabila di amati pergerakannya seperti di lawan oleh suatu gaya. Fenomena ini adalah gesekan (friction); sedangkan gaya yang bekerja di dalamnya disebut gaya gesek atau friction force.

Jika permukaan suatu benda bergesekan dengan permukaan benda lain, masing-masing benda tersebut mengerjakan friction force antara satu dengan yang lain. Gaya gesekan pada benda yang bergerak selalu berlawanan arah dengan arah gaya penggerak dari benda tersebut. Ingat yah, bukan berlawanan arah dengan arah gerak benda, tapi arah gaya penggeraknya.

Pada tingkat atom, sebuah tonjolan pada permukaan menyebabkan atom-atom sangat dekat dengan permukaan lainnya, sehingga gaya-gaya listrik di antara atom dapat membentuk ikatan kimia, sebagai penyatu di antara dua permukaan benda yang bergerak.

Selain menghambat gerak benda, gesekan dapat menimbulkan aus dan kerusakan. Hal ini dapat kita amati pada mesin kendaraan.

Misalnya ketika kita memberikan minyak pelumas pada mesin sepeda motor, sebenarnya kita ingin mengurangi gaya gesekan yang terjadi di dalam mesin. Jika tidak di beri minyak pelumas maka mesin kendaraan kita cepat rusak. Contoh ini merupakan salah satu kerugian yang di sebabkan oleh friction force (Giancoli,2001: 102).

Gesekan merupakan bentuk dari hilangnya energi yang terjadi di antara dua permukaan yang saling kontak dan bergerak relatif, dan sering di nyatakan sebagai gaya yang melawan.

Gesekan di uraikan dengan koefisien gesek (µ). Koefisien gesek adalah suatu fungsi area kontak antara dua permukaan, sifat dan kekuatan yang saling mempengaruhi.

Terdapat dua jenis gaya gesek yakni gaya gesek statis (fs) dan gaya gesek kinetis (fk). Gaya gesek statis bekerja ketika benda belum bergerak sedangkan gaya gesek kinetik bekerja ketika benda sedang bergerak.

Jika anda mendorong sebuah meja tetapi meja belum bergerak maka friction force yang bekerja pada meja yang sedang diam adalah gaya gesek statis. Sebaliknya ketika meja sedang bergerak, friction force yang bekerja pada meja adalah gaya gesek kinetis.

Apabila meja yang sedang bergerak tidak tetap di dorong, meja akan berhenti setelah bergerak beberapa saat. Meja berhenti akibat adanya gaya gesekan kinetis yang menghambat gerakan meja (Tipler, 2001: 122).

Friction force adalah gaya yang bekerja pada dua permukaan yang saling bersentuhan dan arahnya berlawanan dengan arah gerak benda.

f = µ x N

Keterangan:

f : gaya gesekan
µ : koefisien gaya gesekan
N : gaya normal

B. Jenis Gaya Gesek

Gaya gesek di bagi menjadi 2, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Penjelasan kedua jenis friction force sebagai berikut:

1. Gaya gesekan statis

Gaya gesek statis (f_s) adalah friction force yang bekerja pada benda ketika benda diam. Friction force statik maksimum adalah gaya gesekan yang bekerja pada benda pada saat benda tepat akan bergerak.

f_s = µ_s x N

Keterangan:

f_s : gaya gesekan statis
µ_s : koefisien gaya gesekan statis
N : gaya normal

2. Gaya gesekan kinetis

Gaya gesek kinetis (fk) adalah friction force yang bekerja pada benda ketika benda bergerak. Besar gaya gesek kinetis lebih kecil daripada friction force statis maksimum dengan kriteria f_k ≤ f_s.

f_k = µ_k x N

Keterangan:

f_k : gaya gesekan kinetik
µ_k : koefisien gaya gesekan kinetik
N : gaya normal

Besar koefisien gesekan antara beberapa material dapat di lihat dalam tabel di bawah ini.

C. Rumus Gaya Gesek

Rumus friction force statis adalah

f_s = µ_s x N

Keterangan:

f_s : gaya gesek statis
µ_s : koefisien friction force statis
N : gaya normal

Sedangkan rumus gaya gesekan kinetik adalah:

f_k = µ_k x N

Keterangan:

f_k : gaya gesekan kinetik
µ_k : koefisien gaya gesekan kinetik
N : gaya normal

Bagaimana rumus gaya gesekan dan penggunaanya dapat anda baca selengkapnya pada artikel berikut ini Rumus Gaya Gesek.

Selain itu, untuk memahami lebih lanjut penggunaan konsep gaya gesekan dalam menyelesaikan masalah atau soal anda dapat membaca artikel ini Contoh Soal Gaya Gesek.

D. Manfaat Gaya Gesekan

Setiap gaya gesekan pasti terjadi dampak, mulai dari dampak yang merugikan hingga menguntungkan Berikut ini adalah berbagai keuntungan dan kerugian akibat adanya gaya gesekan dalam kehidupan sehari – hari .

Berikut, 6 manfaat gaya gesek dalam kehidupan sehari hari,

1. Gaya gesekan antara alas kaki dengan dengan permukaan jalan
2. Gesekan pada rem kendaraan
3. Friction Force pada ban kendaraan yang bergerigi
4. Gesekan antara amplas dan kayu
5. Friction Force pada permukaan jalan yang kasar
6. Gesekan antara untuk menyambungkan dua logam

Sedangkan setidaknya ada 4 bentuk kerugian akibat friction force dalam kehidupan sehari hari, yakni:

1. Gesekan antara ban kendaraan dengan aspal menyebabkan ban cepat halus.
2. Gaya Gesekan pada komponen mesin kendaraan menyebabkan aus pada bagian mesin.
3. Gesekan antara udara dengan kendaraan dapat menghambat gerak sehingga konsumsi bahan bakar meningkat.
4. Gaya Gesekan pada batang pohon dihutan seperti pohon bambu dapat menyebabkan kebakaran hutan

Penjelasan selengkapnya anda dapat baca pada Manfaat Gaya Gesekan dalam Kehidupan Sehari hari

E. Cara memperbesar dan memperkecil Friction Force

Gaya gesekan bisa di perbesar atau di perkecil sesuai dengan tujuannya. Dalam kehidupan sehari-hari banyak jumpai cara yang di lakukan untuk memperkecil atau memperbesar gaya gesekan, cara di antaranya adalah sebagai berikut:

1. Cara Memperbesar Gaya Gesekan

Upaya untuk memperbesar gaya gesek dilakukan tentunya untuk membantu pekerjaan manusia. Beberapa diantaranya adalah:

1. Memasang karet pada benda.
2. Di buat beralur, misalnya pada ban kendaraan dan alas sepatu di buat beralur untuk memperbesar gaya gesekan sehingga kendaraan tidak mudah tergelincir.
3. Memberi magnesium pada tangan pemanjat tebing.
4. Memperlebar permukaan, seperti pada parasut.

2. Cara Memperkecil Gaya Gesekan

Sedangkan usaha untuk memperkecil gaya gesekan, telah dilakukan sejak saman kuno. Ribuan tahun yang lalu. Berikut beberapa caranya,

1. Memperlicin permukaan, dengan cara memberi minyak pelumas atau mengampelas permukaan.
2. Memisahkan kedua permukaan yang bersentuhan dengan udara, misal kapal yang bagian dasarnya di beri pelampung yang di isi udara.
3. Meletakkan benda di atas roda – roda, sehingga benda lebih mudah bergerak.
4. Memberi bantalan peluru, as roda di beri bantalan peluru agar tidak cepat aus.
5. Memberi lobang pada spanduk
6. Mengurangi beban

Usaha dalam mengurangi friction force telah di lakukan sejak ribuan tahun yang lalu. Ilmu yang mempelajari tentang friction force dan cara untuk mengurangi besarnya friction force di sebut tribologi. Dalam literatur kuno di dapatkan bahwa bangsa-bangsa peradaban tua seperti Mesir dan Assyria sudah memakai prinsip-prinsip tribologi dalam kegiatan keseharian mereka ribuan tahun lalu.

Di ketahui, ketika memindahkan barang yang berat mereka menggunakan minyak hewan untuk melicinkan permukaan. Leonardo Da Vinci (1452-1519) merupakan orang pertama yang mula-mula merumuskan cara mengurangi gesekan dalam bentuk yang nyata dan terstruktur.

Leonardo Da Vinci meninggalkan sketsa ball bearing kayu yang sangat mirip dengan ball bearing logam yang di pakai saat ini. Di dunia modern sekarang, hampir semua alat yang bergerak memakai bearing.

Dilhami oleh Da Vinci, hukum-hukum fisika mengenai gesekan di rumuskan oleh dua ilmuwan yaitu Amontons (1699) dan Coulomb (1751) dan di sebut Hukum Gesekan Amontons-Coulomb.

F. Hukum Gesekan Amontons-Coulomb

Hukum Gesekan Amontons-Coulomb berisi empat butir postulat yakni:

1. Gaya gesekan pada permukaan yang bersentuhan berbanding lurus dengan gaya tegak lurus pada permukaan tersebut.
2. Friction Force tidak bergantung pada luas proyeksi permukaan yang bersentuhan.
3. Gaya gesekan tidak berhubungan dengan kecepatan sliding permukaan.
4. Gaya gesekan statis lebih besar daripada gaya gesekan dinamis

Postulat 1 dan 2, terbukti melalui penelitian akurat untuk gesekan Benda padat. Sedangkan, postulat 3 dan 4 dalam beberapa kasus tidak sesuai dengan hasil percobaan.

Selama lebih dari dua ratus tahun hukum gesekan di atas (terutama hukum 1 dan 2) di pakai secara luas dan hampir semua desain alat mekanik modern menerapkan hukum ini. Ketika sebuah benda berguling di atas suatu permukaan (misalnya roda kendaraan yang berputar atau bola yang berguling di tanah).

Olehnya itu, friction force tetap ada walaupun lebih kecil di bandingkan dengan ketika benda tersebut meluncur di atas permukaan benda lain. Friction force yang bekerja pada benda yang berguling di atas permukaan benda lainnya di kenal dengan gaya gesekan rotasi.

Sedangkan, gaya gesekan yang bekerja pada permukaan benda yang meluncur di atas permukaan benda lain (misalnya buku yang di dorong di atas permukaan meja) di sebut sebagai gaya gesekan translasi.

Pada kesempatan ini kita hanya membahas friction force translasi, yaitu friction force yang bekerja pada benda padat yang meluncur di atas benda padat lainnya.

G. Kesimpulan

Gaya gesekan adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Secara mikroskopis Friction force di sebabkan oleh interaksi melalui terbangunnya gaya ikat antara molekul-molekul yang berada di permukaan satu benda dengan molekul-molekul pada permukaan benda yang lain ketika keduanya saling bersentuhan.

Gaya gesekan dapat di golongkan menjadi dua macam, yaitu gaya gesekan statis dan friction force mekanik. Namun, gaya gesek juga dapat menimbulkan dampak yang bersifat merugikan bagi kehidupan manusia.

Sumber Rujukan

• Hardiansyah, Imam Wahyu. 2021. Penerapan gaya gesek pada kehidupan manusia. Inkuiri: Jurnal Pendidikan IPA. Vol. 10, No. 1, 2021 (hal 67-70).