Gesekan geser, lebih sering disebut sebagai gesekan kinetik, adalah gaya yang menentang gerakan geser dua permukaan yang bergerak melewati satu sama lain. Sebaliknya, gesekan statis adalah jenis gaya gesekan antara dua permukaan yang saling mendorong, tetapi tidak meluncur relatif satu sama lain. (Bayangkan mendorong kursi sebelum mulai meluncur di lantai. Gaya yang Anda terapkan sebelum geser dimulai ditentang oleh gesekan statis.)
Gesekan geser biasanya melibatkan lebih sedikit resistensi daripada gesekan statis, itulah sebabnya Anda sering kali harus mendorong lebih keras untuk membuat objek mulai meluncur daripada membuatnya tetap meluncur. Besarnya gaya gesekan berbanding lurus dengan besarnya gaya normal. Ingatlah bahwa gaya normal adalah gaya yang tegak lurus terhadap permukaan yang melawan gaya lain yang diterapkan ke arah itu.
Konstanta proporsionalitas adalah kuantitas tak satuan yang disebut koefisien gesekan, dan itu bervariasi tergantung pada permukaan yang bersentuhan. (Nilai untuk koefisien ini biasanya terlihat dalam tabel.) Koefisien gesekan biasanya dilambangkan dengan huruf Yunani
F_f=\mu_kF_N
DimanaFtidakadalah besarnya gaya normal, satuannya dalam newton (N) dan arah gaya ini berlawanan dengan arah gerak.
Definisi Gesekan Bergulir
Tahanan gelinding kadang-kadang disebut sebagai gesekan gelinding, meskipun sebenarnya bukan gaya gesekan karena ini bukan hasil dari dua permukaan yang bersentuhan yang mencoba untuk saling mendorong. Ini adalah gaya resistif yang dihasilkan dari kehilangan energi karena deformasi dari objek bergulir dan permukaan.
Sama seperti gaya gesekan, besarnya gaya tahanan gelinding berbanding lurus dengan besarnya gaya normal, dengan konstanta proporsionalitas yang bergantung pada permukaan di kontak. Sementaraμrkadang-kadang digunakan untuk koefisien, lebih umum untuk melihatCrr, membuat persamaan untuk besaran tahanan gelinding sebagai berikut:
F_r=C_{rr}F_N
Gaya ini bekerja berlawanan dengan arah gerak.
Contoh Gesekan Geser dan Perlawanan Geser
Mari kita pertimbangkan contoh gesekan yang melibatkan kereta dinamika yang ditemukan di kelas fisika biasa dan bandingkan percepatan yang ia tempuh menuruni trek logam miring pada 20 derajat selama tiga berbeda skenario:
Skenario 1:Tidak ada gaya gesekan atau tahanan yang bekerja pada gerobak saat menggelinding bebas tanpa tergelincir ke bawah lintasan.
Pertama kita menggambar diagram benda bebas. Gaya gravitasi yang mengarah lurus ke bawah, dan gaya normal yang mengarah tegak lurus ke permukaan adalah satu-satunya gaya yang bekerja.
Persamaan gaya bersih adalah:
F_{netx}=F_g\sin{\theta}=ma\\ F_{nety}=F_N-F_g\cos(\theta)=0
Langsung saja kita dapat memecahkan persamaan pertama untuk percepatan dan memasukkan nilai untuk mendapatkan jawabannya:
F_g\sin{\theta}=ma\\ \menyiratkan mg\sin(\theta)=ma\\ \menyiratkan a=g\sin(\theta)=9.8\sin (20)=\boxed{3.35\text{ m/d}^2}
Skenario 2:Tahanan gelinding bekerja pada gerobak saat menggelinding bebas tanpa tergelincir ke bawah lintasan.
Di sini kita akan mengasumsikan koefisien tahanan gelinding 0,0065, yang didasarkan pada contoh yang ditemukan di a kertas dari Akademi Angkatan Laut AS.
Sekarang diagram benda bebas kita mencakup tahanan gelinding yang bekerja di atas lintasan. Persamaan gaya bersih kita menjadi:
F_{netx}=F_g\sin{\theta}-F_r=ma\\ F_{nety}=F_N-F_g\cos(\theta)=0
Dari persamaan kedua, kita dapat menyelesaikanFtidak, masukkan hasilnya ke dalam ekspresi gesekan pada persamaan pertama, dan selesaikan untukSebuah:
F_N-F_g\cos(\theta)=0\menyiratkan F_N=F_g\cos(\theta)\\ F_g\sin(\theta)-C_{rr}F_N=F_g\sin(\theta)-C_{rr} F_g\cos(\theta)=ma\\ \menyiratkan \batal mg\sin(\theta)-C_{rr}\cancel mg\cos(\theta)=\cancel ma\\ \implies a=g(\sin(\theta)-C_{rr}\cos(\theta) )=9,8(\sin (20)-0,0065\cos (20))\\ =\kotak{3,29 \teks{ m/d}^2}
Skenario 3:Roda gerobak terkunci di tempatnya, dan meluncur ke bawah lintasan, terhalang oleh gesekan kinetik.
Di sini kita akan menggunakan koefisien gesekan kinetik 0,2, yang berada di tengah kisaran nilai yang biasanya tercantum untuk plastik pada logam.
Diagram benda bebas kita terlihat sangat mirip dengan kasus tahanan gelinding kecuali bahwa itu adalah gaya gesekan geser yang bekerja pada tanjakan. Persamaan gaya bersih kita menjadi:
F_{netx}=F_g\sin{\theta}-F_k=ma\\ F_{nety}=F_N-F_g\cos(\theta)=0
Dan sekali lagi kita selesaikan untukSebuahdengan cara yang serupa:
F_N-F_g\cos(\theta)=0\menyiratkan F_N=F_g\cos(\theta)\\ F_g\sin(\theta)-\mu_kF_N=F_g\sin(\theta)-\mu_kF_g\cos(\theta )=ma\\ \menyiratkan \batal mg\sin(\theta)-\mu_k\cancel mg\cos(\theta)=\cancel ma\\ \menyiratkan a=g(\sin(\theta)-\mu_k\cos(\theta))=9.8( \sin (20)-0.2\cos (20))\\ =\kotak{1.51 \teks{ m/d}^2}
Perhatikan bahwa percepatan dengan tahanan gelinding sangat dekat dengan kotak tanpa gesekan, sedangkan kotak gesekan geser berbeda secara signifikan. Inilah sebabnya mengapa tahanan gelinding diabaikan dalam kebanyakan situasi dan mengapa roda merupakan penemuan yang brilian!