Konsep gerak benda pada bidang miring kasar pada dasarnya sama saja dengan gerak benda pada bidang miring licin. Hanya saja, pada bidang miring kasar, gerak benda dipengaruhi atau dihambat oleh adanya gaya gesek. Untuk benda yang diam dipengaruhi gaya gesek statis. Sedangkan untuk benda yang bergerak dipengaruhi gaya gesek kinetis.

Konsep yang kita gunakan untuk menyelesaikan soal tentang gerak benda di bidang miring adalah konsep Hukum Newton dan gaya gesek (khusus untuk bidang miring kasar). Oleh karena itu, sebelum kita mulai ke pembahasan soal, ada baiknya kita ingat-ingat kembali ringkasan materi tentang Hukum Newton dan gaya gesek berikut ini.Konsep Hukum Newton

Hukum I Newton

Hukum II Newton

Hukum III Newton

ΣF = 0

ΣF = ma

Faksi = −Freaksi

Keadaan benda:

∎ diam (v = 0 m/s)

∎ bergerak lurus beraturan atau GLB (v = konstan)

Keadaan benda:

∎ benda bergerak lurus berubah beraturan atau GLBB (v ≠ konstan)

Sifat gaya aksi reaksi:

∎ sama besar

∎ berlawanan arah

∎ terjadi pada 2 objek berbeda

Konsep Gaya Gesek

Gaya Gesek Statis

Gaya Gesek Kinetis

fs = μs N

fk = μk N

Bekerja pada benda:

∎ diam (v = 0 m/s)

∎ tepat akan bergerak (fs maksimum)

Bekerja pada benda:

∎ bergerak (baik GLB maupun GLBB)

Hubungan Gaya Gesek dan Gerak Benda

Besar Gaya Luar

Keadaan Benda

Jika F < fs maksimum

Diam, berlaku Hukum I Newton

Jika F > fs maksimum

Bergerak, berlaku Hukum II Newton dan bekerja gaya gesek kinetik (fk)

Oke, jika kalian sudah paham mengenai konsep Hukum Newton dan gaya gesek, kini saatnya kita bahas beberapa soal tentang gerak benda di bidang miring kasar. Simak baik-baik uraian berikut ini.

1. Sebuah benda dengan berat 30 N berada pada bidang miring. Ternyata, benda tepat akan meluncur ke bawah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan koefisien gesek antara benda dengan bidang miring!

Penyelesaian:

Dari soal kita ketahui bahwa benda tepat akan meluncur jadi benda belum bergerak, sehingga gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis. Untuk menentukan koefisien gesek (statis), kita gunakan rumus instan berikut ini.

μs = tan θ

μs = tan (30o)

μs = 1/3 √3

lalu bagaimana jika kalian lupa dengan rumus koefisien gesek tersebut? Tenang saja, bagi kalian yang tidak suka menghafal rumus, masih ada metode manual untuk menyelesaikan persoalan di atas.

Metode manual yang dimaksud adalah dengan menentukan persamaan gerak benda berdasarkan Hukum Newton. Langkah pertama adalah menggambar garis-garis gaya yang bekerja pada benda, yaitu sebagai berikut.content://com.android.chrome.FileProvider/images/screenshot/16156074198191029269439.pngKarena benda belum bergerak, maka a = 0. Sehingga berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.

ΣFY = 0

N – w cos 30o = 0

N = w cos 30o

ΣFX = 0

w sin 30o – fs = 0

w sin 30o – μsN = 0

μsN = w sin 30o

μsw cos 30o = w sin 30o

μs

=

sin 30o

cos 30o

μs

=

½

½ √3

μs

=

1/3 √3

2. Sebuah benda bergerak menuruni bidang yang kemiringannya 37ᵒ terhadap bidang horizontal. Apabila besar koefisien gesek kinetik 0,1, maka tentukanlah percepatan dan kecepatan benda tersebut setelah bergerak selama 4 sekon.

Jawab

Diketahui:

θ = 37ᵒ

μk = 0,1

t = 4 s

g = 10 m/s

Ditanyakan: Percepatan dan kecepatan

Langkah pertama, kita gambarkan skema ilustrasi soal lengkap dengan diagram gaya yang bekerja pada sistem seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Contoh Soal dan pembahasan Gerak Benda di Bidang Miring

Karena kondisi bidang miring kasar, maka resultan gaya pada sumbu-Y juga perlu diuraikan, tentunya kalian tahu alasannya. Dengan menggunakan Hukum II Newton, maka resultan gaya yang bekerja pada benda adalah sebagai berikut.

Resultan Gaya pada Sumbu-Y

ΣFY = ma

N – w cos θ = ma

Karena tidak terjadi gerak pada arah vertikal, maka a = 0 sehingga

N – w cos θ = 0

N – mg cos θ = 0

N = mg cos θ

Resultan Gaya pada Sumbu-X

ΣFX = ma

w sin θ – f = ma

mg sin θ – μkN = ma

mg sin θ – μkmg cos θ = ma

a = g sin θ – μkg cos θ …………… Pers. (3)

Jangan lupa kasih jawaban tercedas ya

Itu cara yang mudah di pahami