Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya Stokes.

Secara umum gaya gesek dapat dituliskan sebagai suatu ekspansi deret, yaitu

,

di mana suku pertama adalah gaya gesek yang dikenal sebagai gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan suku kedua dan ketiga adalah gaya gesek pada benda dalam fluida.

Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engsel pintu yang berderit, dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gerakan kakinya hanya akan menggelincir di atas lantai. Tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan, mobil hanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat tercipta parasut.

1. Asal gaya gesek

Gaya gesek merupakan akumulasi interaksi mikro antar kedua permukaan yang saling bersentuhan. Gaya-gaya yang bekerja antara lain adalah gaya elektrostatik pada masing-masing permukaan. Dulu diyakini bahwa permukaan yang halus akan menyebabkan gaya gesek (atau tepatnya koefisien gaya gesek) menjadi lebih kecil nilainya dibandingkan dengan permukaan yang kasar, akan tetapi dewasa ini tidak lagi demikian. Konstruksi mikro (nano tepatnya) pada permukaan benda dapat menyebabkan gesekan menjadi minimum, bahkan cairan tidak lagi dapat membasahinya (efek lotus).

2. Jenis-jenis gaya gesek

Terdapat dua jenis gaya gesek antara dua buah benda yang padat saling bergerak lurus, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis, yang dibedakan antara titik-titik sentuh antara kedua permukaan yang tetap atau saling berganti (menggeser). Untuk benda yang dapat menggelinding, terdapat pula jenis gaya gesek lain yang disebut gaya gesek menggelinding (rolling friction). Untuk benda yang berputar tegak lurus pada permukaan atau ber-spin, terdapat pula gaya gesek spin (spin friction). Gaya gesek antara benda padat dan fluida disebut sebagai gaya Stokes atau gaya viskos (viscous force).

Hukum-hukum Newton yang telah kita pelajari sebelumnya dapat digunakan untuk memecahkan berbagai persoalan mekanika. Sebagai contoh, kita dapat menentukan percepatan gerak sebuah benda dengan mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut. Atau sebaliknya, kita juga bisa menentukan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda yang bergerak, apabila diketahui percepatannya. Nah, pada kesempatan ini kita akan mempelajari lebih jauh penerapan Hukum Newton bidang datar dan bidang miring, terutama berkaitan dengan benda-benda yang bergerak akibat adanya gaya tetap yang bekerja padanya. Met belajar ya, semoga setelah belajar pembahasan ini, dirimu dapat menyelesaikan berbagai persoalan mekanika menggunakan Hukum Newton….

Mari kita mulai dengan persoalan mekanika yang sangat sederhana

Catatan :

Dengan berpedoman pada koordinat x dan y, kita tetapkan arah ke kanan dan ke atas sebagai arah positif sedangkan ke bawah dan ke kiri sebagai arah negatif.

Benda yang diletakan pada bidang datar dan ditarik dengan gaya konstan

Permukaan bidang datar sangat licin (gesekan nol)

Re: Gaya Gesek ?

Setelah membaca thread ini, kesalahan Andri adalah menganggap:

Gaya gesek dianggap selalu *konstan besarnya* dengan besar mu x N.

Untuk gaya gesek kinetik pernyataan ini benar. Namun untuk gaya gesek statik*tidak benar*. Eksperimen sederhana ini bisa dilakukan untuk membuktikan haltersebut.

Ambil sebuah benda dan letakkan di atas permukaan datar. Kita kerjakan gayapada benda itu (kita dorong benda pada arah horizontal), mula-mula gaya itukecil (jangan sampai benda bergerak), lalu kita tambah gayanya perlahan-lahanhingga pada suatu saat benda itu bergerak.

Sekarang, pikirkan *APA YANG TERJADI DENGAN GAYA GESEK STATIK* ketika:

a) kita sudah mengerjakan gaya pada benda namun benda belum bergerak (tetapdiam).

b) tepat pada saat gaya yang kita kerjakan mulai mendorong benda.

Anda bisa menggunakan neraca pegas jika ingin mengukur gaya yang dikerjakandengan lebih akurat. Renungkan baik-baik dua kondisi (a) dan (b) tersebut.

Setelah anda melakukan eksperimen serupa berkali-kali (1000x jika perlu !) andaakan sadar bahwa gaya gesek statik pada dasarnya:

1) Besar gaya gesek statis tidak konstan. Besar gaya gesek statis pada arahgerak benda mau bergerak (dalam hal ini horizontal) *SAMA BESAR* dengan besargaya yang dikerjakan pada benda, juga pada arah gerak benda (horizontal juga). Ini adalah satu-satunya kesimpulan yang dapat ditarik dari situasi kenapa bendamasih diam meski sudah dikerjakan gaya (yang kecil). Kalau gaya gesek statisbesarnya selalu sama dengan mu x N ini menciptakan paradoks: benda yang asalnyadiam harus bergerak, karena ada gaya !

2) Ada suatu besar maksimum, dimana jika gaya yang dikerjakan padabenda melebihi besar gaya gesek statis maksimum ini, benda akan bergerak. Disinilah KOEFISIEN GESEK STATIS didefinisikan, dimana koefisien gesek statisdinyatakan sebagai rasio antara gaya gesek statis maksimum dengan gaya normalantara benda dan permukaan.

Begitu benda mulai bergerak, maka koefisien gesek statis berubah menjadikoefisisen gesek kinetik. Pada kondisi inilah baru kita bisa menggunakanpersamaan bahwa gaya gesek = mu x N.

Pada kasus dimana uang logam didorong dengan papan pada arah horizontal,kondisinya adalah:

- arah gaya normal antara uang logam dan papan adalah horizontal.

- gaya normal ini menyebabkan uang logam bergerak pada arah horizontal.

- sekarang, arah benda (ingin bergerak) adalah arah vertikal (ke bawah) karenagaya gravitasi. saya tulis "ingin bergerak" karena pada dasarnya benda itu diamnamun gravitasi akan menarik benda ke bawah.

- karena arah benda "ingin bergerak" adalah ke bawah, gaya gesek statis antarauang logam dan papan harus mengarah ke atas, dan besarnya sama dengan gayagravitasi.

- Nah, sekarang selama gaya normal yang dikerjakan papan kali koefisien gesek, Nx mu sama atau lebih besar dari gaya gravitasi, maka uang logam tidak akanbergerak pada arah vertikal. Meski N x mu LEBIH BESAR dari gaya berat uanglogam, ini BUKAN masalah, karena sekali lagi BESAR gaya gesek statik selalu samadengan gaya yang menyebabkan benda ingin bergerak. N x mu adalah harga MAKSIMALgaya gesek statis, tapi BELUM TENTU sama besar dengan gaya gesek statis yangada/berlaku pada suatu situasi.

Sekarang, kalau masih bingung, silakan lakukan percobaan yang saya sebut diatas. Apa yang saya tulis ini seingat saya ada di buku-buku teks fisika dasarseperti Halliday-Resnick atau Giancoli. Silakan dibaca buku teksnya dandilakukan percobannya. Ini percobaan yang sederhana sekali, tidak perlualat-alat canggih, cuma perlu permukaan datar dan benda apa saja.

> Gaya gesek didefinisikan dgn f = miu*N, dgn miu = koefisien gesek(kinetik/statik), N = gaya normal.>> Jika kemudian diandaikan terdapat sekeping uang logam didorong oleh papandengan gaya sebesar  b Newton. Disini posisi uang logam bukan diletakkan di ataspapan melainkan didorong seperti layaknya kejadian tabrakan. Koefisien gesekanantara keduanya adalah sebesar 1.>> Yang mengherankan adalah: apabila gaya dorong diperbesar hingga melampauiberat uang logam tsb (gesekan dengan udara diabaikan). Maka gaya gesekan yangarahnya ke atas (menjauhi pusat bumi) akan membesar melampaui gaya tarik bumithd uang logam tsb. Akibatnya sudah bisa diduga uang logam akan bergerak keatas.

Koefisien Gesek

Apakah Anda tahu tentang koefisien gesek? Suatu gaya gesek dapat dihitung dari hasil perkalian antara gaya normal dengan koefisien geseknya. Koefisien gesek

terbagi menjadi 2, yaitu koefisien gesek statis dan koefisien gesek kinetis.Koefisien gesek statis dipakai ketika benda diam, sedangkan koefisien gesek kinetis digunakan ketika benda bergerak. Di sinilah keunikan dari koefisien gesek tersebut, yakni bahwa koefisien gesek statis selalu lebih besar daripada koefisien gesek kinetis. Contohnya, jika kita mendorong mobil (dari kondisi diam), mula-mula kita memerlukan gaya sebesar x Newton untuk mendorong mobil tersebut sehingga dapat bergerak, namun setelah mobil itu bergerak kita hanya perlu memberikan gaya yang kurang dari x Newton agar mobil itu dapat terus bergerak. Dapat disimpulkan lebih susah menggerakan mobil yang diam daripada membuat mobil yang sudah bergerak agar terus bergerak.

Konsep ini sangat unik, apalagi kalau kita melihat kehidupan kita, banyak sekali hal yang memiliki kemiripan dengan prinsip tersebut. Hal pertama yang memiliki kemiripan ialah saat kita memulai suatu hal yang baru (hal yang di luar kebiasaan kita). Misalnya, ketika kita pertama kali memutuskan untuk bangun lebih pagi. Untuk pertama kali, rasanya berat sekali bagi kita untuk melaksanakan kebiasaan tersebut. Kita memerlukan usaha yang ekstra keras untuk bisa melaksanakannya. Tapi, setelah kita mulai melakukannya terus menerus dan sudah terbiasa, usaha yang kita lakukan untuk bangun pagi sudah tidak seberat usaha kita waktu kita pertama kali mencoba untuk bangun pagi. Dari yang awalnya terasa berat, lama kelamaan menjadi terbiasa dan rasanya tidak membutuhkan perjuangan lagi untuk melakukannya. Contoh lain, ketika kita belajar komputer (dan segala software dan perangkat lainnya), awalnya terasa membingungkan. Tapi setelah kita menguasainya, kita malah ketagihan dan berusaha mempelajari lebih dalam tentang komputer. Yang dapat kita simpulkan dari hal ini ialah, memulai memang sulit, tapi jika kita bisa memulainya, selanjutnya akan lebih mudah.

Hal kedua yang prinsipnya mirip dengan koefisien gesek ialah usaha dan kerja keras kita untuk menghadapi masalah yang kita hadapi. Seperti diucapkan oleh Pak Yohanes Surya bahwa kita harus menempatkan siswa (generalisasi : kita semua) dalam posisi kritis. Di sini saya ingin sedikit menjelaskan kembali tentang koefisien gesek, yakni jika gaya yang kita berikan kepada suatu benda lebih kecil dari gaya gesek statisnya, maka besar gaya gesek akan sama dengan gaya yang kita berikan (sigma F = 0). Jika kita memberikan gaya yang lebih besar daripada gaya gesek statis, maka besar gaya gesek = besar gaya gesek kinetis. Sedangkan jika gaya yang kita berikan sama besar dengan gaya gesek statis (kondisi ini sering disebut kondisi kritis, di mana benda tepat akan bergerak, tapi belum bergerak), besar gaya gesek akan sama dengan gaya gesek statis (dengan kata lain gaya gesek maksimum dari suatu benda). Hal ini sama dengan usaha kita untuk menyelesaikan suatu masalah, dengan usaha yang kita lakukan = gaya gesek (f), dan situasi/masalah yang kita hadapi = gaya dorong (F). Jika kita menghadapi masalah yang ringan (kurang dari kemampuan maksimum kita), maka kita akan memberikan usaha yang ringan pula untuk menyelesaikan masalah tersebut (dan masalah tersebut dapat kita selesaikan dengan mudah)(f=F). Jika kita diberi masalah yang terlalu berat, maka usaha yang kita lakukan tidak akan maksimal, tetapi lebih rendah dari maksimal karena kita merasa putus asa dan mustahil untuk menyelesaikannya (fk < F). Sedangkan jika kita mengahadapi masalah yang cukup sulit tapi dapat kita atasi (masalah tersebut sama besarnya kemampuan kita), kita akan berusaha dengan seluruh kemampuan kita untuk menyelesaikannya (fs = f max = F). Kesimpulannya, jika kita menghadapi masalah yang mudah, kita hanya akan mengeluarkan sedikit kemampuan kita, jika kita menghadapi masalah yang terlalu sulit, kita akan mengeluarkan kemampuan kita secara tidak maksimal, dan jika kita menghadapi masalah yang setara dengan kemampuan kita, kita akan mengeluarkan seluruh kemampuan kita untuk menyelesaikannya. Jadi, berusahalah menyelesaikan masalah yang tidak terlalu mudah dan tidak terlalu susah untuk kita. Berusahalah untuk menempatkan diri kita pada situasi kritis, hal ini dapat membantu kita mencapai potensi maksimal yang ada pada diri kita.