Isi
Kebanyakan orang memahami gesekan dengan cara yang intuitif. Saat Anda mencoba mendorong objek di sepanjang permukaan, kontak antara objek dan permukaan menahan dorongan Anda hingga kekuatan dorong tertentu. Menghitung gaya gesekan secara matematis biasanya melibatkan "koefisien gesekan," yang menggambarkan seberapa banyak dua bahan khusus "bersatu" untuk menahan gerakan, dan sesuatu yang disebut "gaya normal" yang berhubungan dengan massa benda. Tetapi jika Anda tidak tahu koefisien gesekan, bagaimana Anda menentukan gaya? Anda dapat mencapainya dengan mencari hasil standar daring atau melakukan percobaan kecil.
Menemukan Kekuatan Gesekan Secara Eksperimental
Gunakan objek yang dimaksud dan bagian kecil dari permukaan yang bisa Anda gerakkan dengan bebas untuk membuat tanjakan miring. Jika Anda tidak dapat menggunakan seluruh permukaan atau seluruh objek, gunakan saja sesuatu yang terbuat dari bahan yang sama. Misalnya, jika Anda memiliki lantai ubin sebagai permukaan, Anda bisa menggunakan ubin tunggal untuk membuat jalan. Jika Anda memiliki lemari kayu sebagai objek, gunakan benda berbeda yang lebih kecil yang terbuat dari kayu (idealnya dengan finishing serupa pada kayu). Semakin dekat Anda dengan situasi sebenarnya, semakin akurat perhitungan Anda.
Pastikan Anda dapat menyesuaikan kemiringan tanjakan, dengan menumpuk serangkaian buku atau yang serupa, sehingga Anda dapat membuat sedikit penyesuaian hingga ketinggian maksimum.
Semakin miring permukaan, semakin besar gaya gravitasi akan bekerja untuk menariknya menuruni jalan. Kekuatan gesekan bekerja melawan ini, tetapi pada titik tertentu, gaya akibat gravitasi mengatasinya. Ini memberi tahu Anda gaya gesekan maksimum untuk bahan-bahan ini, dan fisikawan menggambarkannya melalui koefisien gesekan statis (μstatis). Eksperimen ini memungkinkan Anda menemukan nilai untuk ini.
Tempatkan objek di atas permukaan pada sudut dangkal yang tidak akan membuatnya meluncur menuruni jalan. Tingkatkan tanjakan tanjakan secara bertahap dengan menambahkan buku atau benda tipis lainnya ke tumpukan, dan temukan tanjakan paling curam yang bisa Anda pegang tanpa benda bergerak. Anda akan berjuang untuk mendapatkan jawaban yang sepenuhnya tepat, tetapi perkiraan terbaik Anda akan cukup dekat dengan nilai sebenarnya untuk perhitungan. Ukur ketinggian tanjakan dan panjang pangkal tanjakan saat berada di kemiringan ini. Anda pada dasarnya memperlakukan jalan sebagai membentuk segitiga siku-siku dengan lantai dan mengukur panjang dan tinggi segitiga.
Matematika untuk situasi bekerja dengan rapi, dan ternyata garis singgung sudut kemiringan memberi tahu Anda nilai koefisien. Begitu:
μstatis = tan (θ)
Atau, karena tan = berlawanan / berdekatan = panjang alas / tinggi, Anda menghitung:
μstatis = tan (panjang alas / tinggi jalan)
Selesaikan perhitungan ini untuk menemukan nilai koefisien untuk situasi spesifik Anda.
Kiat
F = μstatis N
Dimana "N“Singkatan dari gaya normal. Untuk permukaan yang rata, nilai ini sama dengan bobot objek, sehingga Anda dapat menggunakan:
F = μstatis mg
Sini, m adalah massa obyek dan g adalah akselerasi karena gravitasi (9,8 m / s2).
Misalnya, kayu pada permukaan batu memiliki koefisien gesek sebesar μstatis = 0,3, jadi gunakan nilai ini untuk lemari kayu 10 kilogram (kg) pada permukaan batu:
F = μstatis mg
= 0,3 × 10 kg × 9,8 m / s2
= 29,4 newton
Menemukan Kekuatan Gesekan Tanpa Eksperimen
Cari online untuk menemukan koefisien gesekan antara kedua zat Anda. Misalnya, ban mobil di aspal memiliki koefisien μstatis = 0,72, ada es di atas kayu μstatis = 0,05 dan kayu pada batu bata memiliki μstatis = 0,6. Temukan nilai untuk situasi Anda (termasuk menggunakan koefisien geser jika Anda tidak menghitung gesekan dari alat tulis) dan catat.
Persamaan berikut memberi tahu Anda kekuatan gaya gesek (dengan koefisien gesekan statis):
F = μstatis N
Jika permukaan Anda rata dan sejajar dengan tanah, Anda dapat menggunakan:
F = μstatis mg
Jika tidak, gaya normal lebih lemah. Dalam hal ini, cari sudut kemiringan θ, dan menghitung:
F = cos (θ) μstatis mg
Misalnya, menggunakan balok es 1 kg di atas kayu, condong ke 30 °, dan mengingatnya g = 9,8 m / s2, ini memberi:
F = cos (θ) μstatis mg
= cos (30 °) × 0,05 × 1 kg × 9,8 m / s2
= 0,424 newton