Contoh Soal Gaya Gesek
Soal 1
Balok A bermassa 2 kg menempel pada permukaan dengan gerobak B yang bermassa 3 kg seperti pada gambar. Jika gerobak didorong dengan gaya 60 N, tentukan koefisien gesekan minimum antara balok dan permukaan gerobak agar balok A tidak bergeser ke bawah!
Jawab:
Gaya-gaya yang bekerja pada balok A dan B ditunjukkan pada gambar di bawah ini!
NAB = gaya normal pada A oleh B (aksi)
NBA = gaya normal pada B oleh A (reaksi)
fAB = gaya gesek pada A oleh B (aksi)
fBA = gaya gesek pada B oleh A (reaksi)
Tinjau gerak mendatar balok A dan B (SEBAGAI SATU SISTEM)
∑Fx = (mA + mB)a arah ke kanan positif
+P + (–NBA) + NAB = (2 kg + 3 kg)a
60 N = 5kga
a = 12 m/s2
Soal 2
Sebuah balok m1 = 2kg diletakkan di atas m2 = 4 kg. Balok yang bawah berada pada permukaan horizontal tanpa gesekan dan diberi gaya dorong P = 30 N, seperti pada gambar. (a) Tentukan koefisien gesekan minimum sehingga m1 tidak meluncur terhadap m2. (b) Jika P = 40 N, dan μk = 0,2 berapakah percepatan tiap balok?
Jawab:
(a) Ketika balok bawah didorong ke kanan dengan gaya horisontal P, maka balok bawah m2 dan balok atas m1 masih bergerak ke kanan sebagai satu sistem. Percepatan m2 dan m1 sama. Balok atas bergerak ke kanan karena adanya gaya gesek statis m2 terhadap m1, yaitu f12 berarah ke kanan. Reaksi dari f12 yaitu f21 bekerja pada balok bawah m2 arah ke kiri. Diagram gaya-gaya horisontal yang bekerja pada m1 dan m2 dapat dilihat pada gambar. Besar f12 = f21 karena keduanya adalah pasangan aksi reaksi.
a = [+P + (–f12) + (–f21)]/[m1 + m2]
a = P/(m1 + m2) = 30 N/(6 kg) = 5 m/s2
koefisien gesekan statis minimum di mana m1 tidak meluncur terhadap m2 dapat anda hitung dengan persamaan
∑Fx1 = m1a
f12 = m1a
μsm1g = m1a
μs = a/g = (5 m/s2)/(10 m/s2) = 0,5
(b) Ketika P = 40 N > 30 N, balok atas bergeser terhadap balok bawah. Percepatan balok atas a1 tidak sama dengan percepatan balok bawah a2. Percepatan balok atas terhadap tanah dapat dihitung dengan persamaan
∑Fx1 = m1a1
f12 = m1a1
μkm1g = m1a1
a1 = μkg = (0,2)(10 m/s2) = 2 m/s2
f21 = f12 = μkm1g = (0,2)(2 kg)(10 m/s2) = 4 N
Percepatan balok bawah (m2), a2, adalah
a2 = ∑F2x/m2
a = [+P + (–f21)]/m2
a = (40 N – 4 N)/4 kg = 9 m/s2
Balok A bermassa 2 kg menempel pada permukaan dengan gerobak B yang bermassa 3 kg seperti pada gambar. Jika gerobak didorong dengan gaya 60 N, tentukan koefisien gesekan minimum antara balok dan permukaan gerobak agar balok A tidak bergeser ke bawah!
Gaya-gaya yang bekerja pada balok A dan B ditunjukkan pada gambar di bawah ini!
NAB = gaya normal pada A oleh B (aksi)
NBA = gaya normal pada B oleh A (reaksi)
fAB = gaya gesek pada A oleh B (aksi)
fBA = gaya gesek pada B oleh A (reaksi)
∑Fx = (mA + mB)a arah ke kanan positif
+P + (–NBA) + NAB = (2 kg + 3 kg)a
60 N = 5kga
a = 12 m/s2
Soal 2
Sebuah balok m1 = 2kg diletakkan di atas m2 = 4 kg. Balok yang bawah berada pada permukaan horizontal tanpa gesekan dan diberi gaya dorong P = 30 N, seperti pada gambar. (a) Tentukan koefisien gesekan minimum sehingga m1 tidak meluncur terhadap m2. (b) Jika P = 40 N, dan μk = 0,2 berapakah percepatan tiap balok?
(a) Ketika balok bawah didorong ke kanan dengan gaya horisontal P, maka balok bawah m2 dan balok atas m1 masih bergerak ke kanan sebagai satu sistem. Percepatan m2 dan m1 sama. Balok atas bergerak ke kanan karena adanya gaya gesek statis m2 terhadap m1, yaitu f12 berarah ke kanan. Reaksi dari f12 yaitu f21 bekerja pada balok bawah m2 arah ke kiri. Diagram gaya-gaya horisontal yang bekerja pada m1 dan m2 dapat dilihat pada gambar. Besar f12 = f21 karena keduanya adalah pasangan aksi reaksi.
Penggunaan hukum II Newton pada m1 dan m2 sebagai satu sistem memberikan
a = ∑Fx/ma = [+P + (–f12) + (–f21)]/[m1 + m2]
a = P/(m1 + m2) = 30 N/(6 kg) = 5 m/s2
koefisien gesekan statis minimum di mana m1 tidak meluncur terhadap m2 dapat anda hitung dengan persamaan
∑Fx1 = m1a
f12 = m1a
μsm1g = m1a
μs = a/g = (5 m/s2)/(10 m/s2) = 0,5
(b) Ketika P = 40 N > 30 N, balok atas bergeser terhadap balok bawah. Percepatan balok atas a1 tidak sama dengan percepatan balok bawah a2. Percepatan balok atas terhadap tanah dapat dihitung dengan persamaan
∑Fx1 = m1a1
f12 = m1a1
μkm1g = m1a1
a1 = μkg = (0,2)(10 m/s2) = 2 m/s2
f21 = f12 = μkm1g = (0,2)(2 kg)(10 m/s2) = 4 N
Percepatan balok bawah (m2), a2, adalah
a2 = ∑F2x/m2
a = [+P + (–f21)]/m2
a = (40 N – 4 N)/4 kg = 9 m/s2
Post a Comment for "Contoh Soal Gaya Gesek"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!