Isi
Permukaan mengerahkan gaya gesek 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 muncul pada benda-benda yang duduk di atasnya, serta karakteristik permukaan spesifik yang Anda pertimbangkan. Untuk sebagian besar tujuan, Anda dapat menggunakan formula F = μN untuk menghitung gesekan, dengan N berdiri untuk kekuatan "normal" dan "μ“Menggabungkan karakteristik permukaan.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
Hitung gaya gesek menggunakan rumus:
F = μN
Dimana N adalah kekuatan normal dan μ adalah koefisien gesekan untuk material Anda dan apakah mereka diam atau bergerak. Gaya normal sama dengan berat benda, jadi ini juga bisa ditulis:
F = μmg
Dimana m adalah massa obyek dan g adalah percepatan karena gravitasi. Gesekan bertindak untuk menentang gerakan objek.
Apa itu Gesekan?
Gesekan menggambarkan kekuatan antara dua permukaan saat Anda mencoba untuk memindahkan satu di yang lain. Gaya menolak gerakan, dan dalam banyak kasus gaya bertindak berlawanan arah dengan gerakan. Turun di tingkat molekuler, ketika Anda menekan dua permukaan bersama-sama, ketidaksempurnaan kecil di setiap permukaan dapat saling terkait, dan mungkin ada kekuatan menarik antara molekul dari satu bahan dan yang lainnya. Faktor-faktor ini membuat lebih sulit untuk memindahkan mereka melewati satu sama lain. Anda tidak bekerja pada level ini saat menghitung kekuatan gesekan. Untuk situasi sehari-hari, fisikawan mengelompokkan semua faktor ini bersama dalam "koefisien" μ.
Menghitung Kekuatan Gesekan
Gaya "normal" menggambarkan gaya permukaan benda (atau ditekan) pada benda. Untuk benda yang diam di permukaan yang rata, gaya harus benar-benar menentang gaya akibat gravitasi, jika tidak benda akan bergerak, menurut hukum gerak Newton. Kekuatan "normal" (N) adalah nama untuk pasukan yang melakukan ini.
Itu selalu bertindak tegak lurus ke permukaan. Ini berarti bahwa pada permukaan miring, gaya normal akan tetap menunjuk langsung dari permukaan, sedangkan gaya gravitasi akan menunjuk langsung ke bawah.
Kekuatan normal dapat dengan mudah dijelaskan dalam kebanyakan kasus dengan:
N = mg
Sini, m mewakili massa objek, dan g singkatan dari akselerasi karena gravitasi, yaitu 9,8 meter per detik per detik (m / s2), atau netwons per kilogram (N / kg). Ini hanya cocok dengan "berat" objek.
Untuk permukaan miring, kekuatan gaya normal berkurang semakin permukaan cenderung, sehingga rumus menjadi:
N = mg cos (θ)
Dengan θ berdiri untuk sudut permukaan cenderung.
Untuk contoh perhitungan sederhana, pertimbangkan permukaan datar dengan balok kayu seberat 2 kg. Gaya normal akan menunjuk langsung ke atas (untuk mendukung berat blok), dan Anda akan menghitung:
N = 2 kg × 9,8 N / kg = 19,6 N
Koefisiennya tergantung pada objek dan situasi spesifik yang sedang Anda tangani. Jika objek belum bergerak melintasi permukaan, Anda menggunakan koefisien gesekan statis μstatis, tetapi jika bergerak Anda menggunakan koefisien gesekan geser μmeluncur.
Secara umum, koefisien gesekan geser lebih kecil dari koefisien gesekan statis. Dengan kata lain, lebih mudah untuk menggeser sesuatu yang sudah meluncur daripada menggeser sesuatu yang diam.
Materi 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 yang bersih dapat berkisar antara 0,25 hingga 0,5. Untuk es di atas es, koefisien statisnya adalah 0,1. Sekali lagi, koefisien geser mengurangi ini bahkan lebih, menjadi 0,03 untuk es di atas es dan 0,2 untuk kayu di atas kayu. Cari ini untuk permukaan Anda menggunakan tabel online (lihat Sumberdaya).
Formula untuk gaya gesekan:
F = μN
Sebagai contoh, perhatikan balok kayu dengan berat 2 kg di atas meja kayu, didorong dari stasioner. Dalam hal ini, Anda menggunakan koefisien statis, dengan μstatis = 0,25 hingga 0,5 untuk kayu. Pengambilan μstatis = 0,5 untuk memaksimalkan efek potensial gesekan, dan mengingat N = 19,6 N dari sebelumnya, gaya adalah:
F = 0,5 × 19,6 N = 9,8 N
Ingatlah bahwa gesekan hanya memberikan kekuatan untuk menahan gerakan, jadi jika Anda mulai mendorongnya dengan lembut dan menjadi lebih kencang, gaya gesekan akan meningkat ke nilai maksimum, yang baru saja Anda hitung. Fisikawan terkadang menulis Fmaks untuk memperjelas hal ini.
Setelah blok bergerak, Anda gunakan μmeluncur = 0,2, dalam hal ini:
Fmeluncur = μmeluncur N
= 0,2 × 19,6 N = 3,92 N