Name: Contoh Soal Dinamika 2: Gaya Gesek
Uploaded: 2023-08-13

Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas contoh soal dinamika mengenai gaya gesek pada balok dengan koefisien gesek statis dan kinetis tertentu. Dalam perhitungan, ditemukan bahwa gaya tahan gesek mempengaruhi percepatan benda, di mana nilai percepatan lebih kecil saat gaya gesek bekerja. Melalui analisis Newton, diperoleh hubungan antara gaya gesek, percepatan, dan gaya tarikan tali pada benda. Kesimpulannya, gaya gesek memberikan hambatan terhadap gerak benda dengan nilai percepatan yang lebih rendah dibandingkan tanpa gaya gesek.

Baik, sekarang seperti yang saya sampaikan di video sebelumnya, bagaimana bila lantai tempat berdirinya balok yang besar ini kasar.

Kesebut saja misalkan koefisien gesek statisnya itu adalah 0,5, koefisien gesek kinetisnya adalah 0,3.

Ingat, ini soal hanya coba saya keluarkan ya.

Problem yang lain akan memiliki nilai yang berbeda dan sebenarnya nilai koefisien gesek itu sangat bergantung pada jenis permukaan.

Jadi bisa jadi kalau Anda searching di internet atau Anda melihat di buku teks,

koefisien gesek untuk setiap permukaan itu akan memiliki nilai yang bergantung kepada kekasaran dari permukaannya.

Jadi misalkan seperti ini, semuanya sama ya, diketahui T, M, kecil, M besar nilainya semua sama seperti soal sebelumnya.

Jadi sebenarnya diagram benda bebas yang pertama kita gambar itu akan sama seperti per problem sebelumnya

Hanya bedanya kita masih belum bisa menentukan apa jenis gaya geseknya.

Walaupun kalau kita bisa bayangkan, hal pertama yang harus Anda lihat adalah kecenderungan dari gerak sistem ini.

Logikanya sebenarnya Anda harus bayangkan bagaimana sistem ini akan bergerak secara intuitif dan ini memang Anda harus lakukan pembayangan.

Ketika M kecil ini dilepas, artinya dia akan mengalami gaya gravitasi arahnya ke bawah,

sehingga dia tidak punya kemungkinan gerak yang lain.

Kenapa? Karena balok M besar itu tidak ditarik oleh gaya yang lain.

Tidak bekerja gaya eksternal lain di balok M besar.

Sehingga ketika M kecil dilepas, dia akan cenderung turun ke bawah karena ada gaya gravitasi

dan menimbulkan gaya tegangan tali yang seketika itu juga dialami oleh M besar.

Artinya gaya horizontal yang sejajar dengan permukaan yang seketika bekerja dialami oleh M besar,

itulah yang kita harus cek apakah dia memenuhi sifat yang mana dari gaya gesek.

Yang jelas kita tahu kecenderungan geraknya ke bawah dan ke kanan,

dan sehingga gaya geseknya itu arahnya ke kiri dari balok M besar.

Atau kita bisa bilang dia menahan M besar agar tidak bergerak ke kanan.

Artinya kita tes dulu ya, tes sifat gaya gesek.

Jadi, balok M akan mengalami gaya T seketika itu sama dengan FGM.

Karena ketika dia dilepas, M kecil akan turun karena gaya FGM.

Jadi, dia akan tertarik sebesar FGM, seketika itu akan membuat M besar tertarik sebesar T,

Jika kita hitung, besarnya adalah 2 dikalikan 10 Newton atau 20 Newton.

Artinya ini adalah gaya eksternal horizontal, sejajar dengan permukaan,

Yang kita akan cek adalah gaya gesek statis maksimum.

Gaya gesek statis maksimum kita dapatkan dari FS Max,

akan sama dengan Nu S dikalikan dengan N.

Nah, N tadi kita dapat dari sigma FJ untuk M besar yang tentu saja sama dengan 0.

Sehingga N akan sama dengan M besar dikalikan G,

atau gaya gravitasi dari balok M besar akan sama dengan 30 Newton.

Sehingga Nu S basarnya adalah 0,5 dikalikan dengan 30 Newton.

ternyata gaya seketika yang dialami oleh balok M besar,

Kesimpulannya, jadi T lebih besar dibandingkan FS Max.

Karena benda bergerak, maka dia akan punya percepatan.

Yang arahnya, searah dengan arah cenderungan geraknya,

balok M besar ke kanan, balok M kecil ke bawah.

terkait dengan tali, karena tali tidak bermasa dan tidak meregang,

artinya semestinya percepatan yang dialami oleh M besar,

itu sama juga dengan percepatan yang dialami oleh M kecil.

Karena kalau tidak, artinya panjang tali yang ada di atas,

itu akan berbeda dengan panjang tali di bawah.

maka kesimpulannya tali itu akan bertambah panjang atau bertambah pendek.

Oke, kita sudah mendapatkan kesimpulan ini.

Kita kembali ke perhitungan dengan menurutkan hukum Newton,

di mana di sini kita sudah simpulkan dia adalah gaya gesek kinetis.

Di mana benda simpulannya sudah bergerak.

Jadi, saya tulis di sini, T lebih besar dari FS Max,

Dengan cara yang sama, kita bisa gambarkan di sini,

Hasilnya di sini adalah percepatan ke sana,

sehingga M akan sama dengan M besar dikalikan dengan G.

bersama dengan M besar dikalikan dengan A.

Kita akan punya di sini ada T dikurangi dengan FK,

akan sama dengan M besar dikalikan dengan A.

Di mana kita akan punya bersamanya jadi begini,

dikalikan dengan N, sama dengan M besar dikalikan dengan A.

Kita substitusi dari persamaan yang kita dapat,

yaitu persamaan yang mengandung T dengan A.

mu K diketahui, M besar diketahui, G diketahui.