Permukaan memberikan gaya gesekan yang menahan gerakan geser, dan Anda perlu menghitung ukuran gaya ini sebagai bagian dari banyak masalah fisika. Jumlah gesekan terutama tergantung pada "gaya normal", yang diberikan permukaan pada benda yang duduk di atasnya, serta karakteristik permukaan spesifik yang Anda pertimbangkan. Untuk sebagian besar tujuan, Anda dapat menggunakan rumus:
untuk menghitung gesekan, dengantidakberdiri untuk kekuatan "normal" dan "μmenggabungkan karakteristik permukaan.
Gesekan menggambarkan gaya antara dua permukaan ketika Anda mencoba untuk memindahkan satu melintasi yang lain. Gaya menahan gerakan, dan dalam banyak kasus gaya bekerja dalam arah yang berlawanan dengan gerakan. Turun pada tingkat molekuler, ketika Anda menekan dua permukaan bersama-sama, ketidaksempurnaan kecil di masing-masing permukaan dapat saling mengunci, dan mungkin ada gaya tarik menarik antara molekul dari satu bahan dan material yang lain. Faktor-faktor ini membuat lebih sulit untuk memindahkan mereka melewati satu sama lain. Anda tidak bekerja pada tingkat ini ketika Anda menghitung gaya gesekan. Untuk situasi sehari-hari, fisikawan mengelompokkan semua faktor ini dalam "koefisien"
μ.Gaya "normal" menggambarkan gaya yang diberikan permukaan benda (atau ditekan) pada benda. Untuk benda diam pada permukaan datar, gaya harus benar-benar melawan gaya gravitasi, jika tidak benda akan bergerak, menurut hukum gerak Newton. Kekuatan "normal" (tidak) adalah nama untuk gaya yang melakukan ini.
Itu selalu bertindak tegak lurus terhadap permukaan. Ini berarti bahwa pada permukaan miring, gaya normal masih akan mengarah langsung dari permukaan, sedangkan gaya gravitasi akan mengarah langsung ke bawah.
Gaya normal dapat secara sederhana dijelaskan dalam banyak kasus dengan:
N= mg
Sini,sayamenyatakan massa benda, dangsingkatan dari percepatan gravitasi, yaitu 9,8 meter per detik per detik (m/s2), atau netwon per kilogram (N/kg). Ini hanya cocok dengan "berat" objek.
Untuk permukaan miring, kekuatan gaya normal berkurang semakin banyak permukaan miring, sehingga rumusnya menjadi:
N=mg\cos{\theta}
Denganθberdiri untuk sudut kemiringan permukaan.
Untuk perhitungan contoh sederhana, pertimbangkan permukaan datar dengan balok kayu 2 kg duduk di atasnya. Gaya normal akan mengarah langsung ke atas (untuk menopang berat balok), dan Anda akan menghitung:
N=2\kali 9,8 = 19,6\teks{ N}
Koefisien tergantung pada objek dan situasi spesifik yang Anda kerjakan. Jika objek belum bergerak melintasi permukaan, Anda menggunakan koefisien gesekan statisμstatis, tetapi jika bergerak Anda menggunakan koefisien gesekan geserμmeluncur.
Umumnya, koefisien gesekan geser lebih kecil daripada koefisien gesekan statis. Dengan kata lain, lebih mudah untuk menggeser sesuatu yang sudah meluncur daripada menggeser sesuatu yang diam.
Bahan yang Anda pertimbangkan juga memengaruhi koefisien. Misalnya, jika balok kayu dari sebelumnya berada di permukaan batu bata, koefisiennya akan menjadi 0,6, tetapi untuk kayu bersih bisa berkisar antara 0,25 hingga 0,5. Untuk es di atas es, koefisien statis adalah 0,1. Sekali lagi, koefisien geser semakin mengurangi ini, menjadi 0,03 untuk es di atas es dan 0,2 untuk kayu di kayu. Cari ini untuk permukaan Anda menggunakan tabel online (lihat Sumberdaya).
Rumus gaya gesekan menyatakan:
F=\mu N
Sebagai contoh, perhatikan sebuah balok kayu bermassa 2 kg di atas meja kayu, didorong dari stasioner. Dalam hal ini, Anda menggunakan koefisien statis, denganμstatis = 0,25 hingga 0,5 untuk kayu. Pengambilanμstatis = 0,5 untuk memaksimalkan efek potensial gesekan, dan mengingattidak = 19,6 N dari sebelumnya, gayanya adalah:
F=0.5\times19.6 = 9.8\text{ T}
Ingatlah bahwa gesekan hanya memberikan kekuatan untuk menahan gerakan, jadi jika Anda mulai mendorongnya dengan lembut dan mendapatkan lebih kencang, gaya gesekan akan meningkat ke nilai maksimum, yang baru saja Anda hitung. Fisikawan terkadang menulisFmaksimal untuk memperjelas poin ini.
Setelah blok bergerak, Anda menggunakanμmeluncur = 0,2, dalam hal ini:
F_{slide}=\mu_{slide} N=0.2\times 19.6 = 3.92\text{ N}