Gesekan merupakan fenomena yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Tidak mungkin untuk menentukan apakah gesekan itu berbahaya atau bermanfaat. Bahkan melangkah di atas es yang licin tampaknya menjadi tugas yang sulit; berjalan di permukaan aspal yang kasar adalah kesenangan. Suku cadang mobil tanpa pelumasan lebih cepat aus.
Studi tentang gesekan, pengetahuan tentang sifat dasarnya memungkinkan seseorang untuk menggunakannya.
Gaya gesekan dalam fisika
Gaya yang timbul dari gerakan atau upaya gerakan satu benda pada permukaan benda lain, yang diarahkan melawan arah gerakan, diterapkan pada benda yang bergerak, disebut gaya gesekan. Modulus gaya gesekan, yang rumusnya bergantung pada banyak parameter, bervariasi tergantung pada jenis resistansi.
Jenis gesekan berikut dibedakan:
• istirahat;
• terpeleset;
• bergulir.
Setiap upaya untuk memindahkan benda berat (kabinet, batu) dari tempatnya menyebabkan ketegangan kekuatan seseorang. Pada saat yang sama, tidak selalu mungkin untuk membuat objek bergerak. Gesekan istirahat mengganggu ini.
Keadaan istirahat
Rumus perhitungan gaya gesekan statistidak memungkinkan kita untuk menentukannya dengan cukup akurat. Berdasarkan hukum ketiga Newton, besarnya gaya resistensi statis tergantung pada gaya yang diterapkan.
Saat gaya bertambah, begitu juga gaya gesekan.
0 < Fmasalah istirahat < Fmaks
Gesekan istirahat mencegah paku yang ditancapkan ke kayu agar tidak rontok; kancing yang dijahit dengan benang ditahan dengan kuat di tempatnya. Menariknya, resistensi istirahatlah yang memungkinkan seseorang untuk berjalan. Selain itu, diarahkan ke arah pergerakan manusia, yang bertentangan dengan keadaan umum.
Fenomena geser
Ketika gaya luar yang menggerakkan benda meningkat ke nilai gaya gesekan statis terbesar, benda itu mulai bergerak. Gaya gesekan geser dipertimbangkan dalam proses menggeser satu benda di atas permukaan benda lain. Nilainya tergantung pada sifat permukaan yang berinteraksi dan gaya aksi vertikal pada permukaan.
Rumus perhitungan gaya geser geser: F=ΜP, di mana adalah koefisien proporsionalitas (gesekan geser), P adalah gaya tekanan vertikal (normal).
Salah satu gaya pendorong adalah gaya gesek geser, yang rumusnya ditulis menggunakan gaya reaksi tumpuan. Karena pemenuhan hukum ketiga Newton, gaya-gaya tekanan normal dan reaksi tumpuan adalah sama besar dan berlawanan arah:=N.
Sebelum Anda menemukan gaya gesekan, yang rumusnya memiliki bentuk berbeda (F=M N), tentukan gaya reaksi.
Koefisien tahanan geser diperkenalkan secara eksperimental untuk dua permukaan gosok, tergantung pada kualitas pemrosesan dan bahannya.
Tabel. Nilai koefisien hambatan untuk berbagai permukaan
| pp | Permukaan yang berinteraksi | Nilai koefisien gesekan geser |
| 1 | Baja+es | 0, 027 |
| 2 | Oak+oak | 0, 54 |
| 3 | Kulit+besi cor | 0, 28 |
| 4 | Perunggu+besi | 0, 19 |
| 5 | Perunggu+besi cor | 0, 16 |
| 6 | Baja+baja | 0, 15 |
Gaya gesekan statis terbesar, yang rumusnya ditulis di atas, dapat ditentukan dengan cara yang sama seperti gaya gesekan geser.
Ini menjadi penting ketika memecahkan masalah untuk menentukan kekuatan hambatan mengemudi. Misalnya, sebuah buku, yang digerakkan oleh tangan yang ditekan dari atas, meluncur di bawah aksi gaya resistensi diam yang muncul antara tangan dan buku. Besarnya hambatan tergantung pada nilai gaya tekanan vertikal pada buku.
Fenomena bergulir
Transisi nenek moyang kita dari drag ke chariots dianggap revolusioner. Penemuan roda adalah penemuan terbesar umat manusia. Gesekan menggelinding yang terjadi ketika roda bergerak di atas permukaan secara signifikan lebih rendah besarnya daripada tahanan geser.
Munculnya gaya gesek gelinding berhubungan dengan gaya-gaya tekanan normal roda pada permukaan, memiliki sifat yang membedakannya dengan sliding. Karena sedikit deformasi roda, gaya tekanan yang berbeda muncul di tengah area yang terbentuk dan di sepanjang tepinya. Perbedaan gaya ini menentukan terjadinya rolling resistance.
Rumus perhitungan gaya gesekan guling biasanya diambil sama dengan proses geser. Perbedaannya hanya terlihat pada nilai koefisien drag.
Sifat resistensi
Ketika kekasaran permukaan gosok berubah, nilai gaya gesekan juga berubah. Pada perbesaran tinggi, dua permukaan yang bersentuhan terlihat seperti gundukan dengan puncak yang tajam. Ketika ditumpangkan, itu adalah bagian tubuh yang menonjol yang bersentuhan satu sama lain. Total area kontak tidak signifikan. Saat bergerak atau mencoba menggerakkan tubuh, "puncak" menciptakan perlawanan. Besarnya gaya gesekan tidak bergantung pada luas permukaan kontak.
Tampaknya dua permukaan yang sangat halus seharusnya tidak mengalami hambatan sama sekali. Dalam prakteknya, gaya gesekan dalam hal ini adalah maksimum. Perbedaan ini dijelaskan oleh sifat asal usul kekuatan. Ini adalah gaya elektromagnetik yang bekerja di antara atom-atom dari benda yang berinteraksi.
Proses mekanis yang tidak disertai gesekan di alam tidak mungkin, karena kemampuan untuk "mematikan"tidak ada interaksi listrik antara benda bermuatan. Independensi kekuatan perlawanan dari posisi timbal balik tubuh memungkinkan kita untuk menyebutnya non-potensial.
Sangat menarik bahwa gaya gesekan, yang rumusnya berubah tergantung pada kecepatan benda yang berinteraksi, sebanding dengan kuadrat kecepatan yang sesuai. Gaya ini termasuk gaya tahanan viskos dalam fluida.
Gerak dalam zat cair dan gas
Pergerakan benda padat dalam cairan atau gas, cairan di dekat permukaan padat disertai dengan hambatan viskos. Kejadiannya dikaitkan dengan interaksi lapisan fluida yang terperangkap oleh benda padat dalam proses gerak. Kecepatan lapisan yang berbeda merupakan sumber gesekan kental. Keunikan dari fenomena ini adalah tidak adanya gesekan statis fluida. Terlepas dari besarnya pengaruh eksternal, tubuh mulai bergerak saat berada di dalam cairan.
Bergantung pada kecepatan gerakan, gaya hambatan ditentukan oleh kecepatan gerakan, bentuk benda yang bergerak, dan viskositas fluida. Pergerakan dalam air dan minyak dari tubuh yang sama disertai dengan perlawanan dari kebesaran yang berbeda.
Untuk kecepatan rendah: F=kv, di mana k adalah faktor proporsionalitas tergantung pada dimensi linier benda dan sifat medium, v adalah kecepatan benda.
Suhu fluida juga mempengaruhi gesekan di dalamnya. Dalam cuaca dingin, mobil dihangatkan sehingga oli menjadi hangat (viskositasnya menurun) dan membantu mengurangi kerusakan pada bagian-bagian mesin yang bersentuhan.
Percepat kecepatan
Peningkatan kecepatan tubuh yang signifikan dapat menyebabkan munculnya aliran turbulen, sementara resistensi meningkat secara dramatis. Nilainya adalah: kuadrat kecepatan gerakan, kepadatan medium dan luas permukaan tubuh. Rumus gaya gesekan mengambil bentuk yang berbeda:
F=kv2, di mana k adalah faktor proporsionalitas tergantung pada bentuk tubuh dan sifat medium, v adalah kecepatan tubuh.
Jika bodinya ramping, turbulensi bisa dikurangi. Bentuk tubuh lumba-lumba dan paus adalah contoh sempurna dari hukum alam yang mempengaruhi kecepatan hewan.
Pendekatan Energi
Untuk melakukan pekerjaan menggerakkan tubuh terhalang oleh resistensi lingkungan. Saat menggunakan hukum kekekalan energi, mereka mengatakan bahwa perubahan energi mekanik sama dengan kerja gaya gesekan.
Kerja gaya dihitung dengan rumus: A=Fscosα, di mana F adalah gaya yang membuat benda bergerak sejauh s, adalah sudut antara arah gaya dan perpindahan.
Jelas, gaya resistensi berlawanan dengan gerakan tubuh, dari mana cosα=-1. Kerja gaya gesekan, yang rumusnya adalah Atr=- Fs, nilainya negatif. Dalam hal ini, energi mekanik diubah menjadi energi dalam (deformasi, pemanasan).
