Gesekan statis adalah gaya yang menahan gerakan dua benda terhadap satu sama lain ketika benda-benda itu awalnya diam. Contoh sederhana adalah balok kayu yang diletakkan di atas tanjakan — gaya perlu diterapkan untuk membuat balok meluncur menuruni tanjakan. Istilah lain, gesekan kinetik, berlaku untuk gaya yang menentang benda yang sudah bergerak melawan satu sama lain. Kekuatan gaya-gaya ini dapat dihitung dan dikenal sebagai koefisien gesekan. Dalam situasi kehidupan nyata, koefisien gesekan statis hampir selalu ditemukan lebih besar daripada koefisien gesekan kinetik, tetapi dalam eksperimen yang dikontrol dengan hati-hati, di mana permukaan benda telah dibersihkan secara menyeluruh, keduanya umumnya sama.
Biasanya, ketika gaya yang diterapkan pada suatu benda di permukaan meningkat, gaya gesekan statis pada awalnya akan meningkat untuk menyesuaikannya, sehingga objek tidak bergerak. Akan tetapi, setelah suatu titik tertentu, benda akan mulai bergerak, dan pada titik ini gaya gesekan akan berkurang, sehingga gaya yang diperlukan untuk membuat benda tetap bergerak lebih kecil. Misalnya, gaya gesekan mungkin cocok dengan gaya yang diterapkan hingga 50 newton — gaya diukur dalam newton (N) — tetapi setelah itu, mungkin turun menjadi 40 N. Oleh karena itu, gaya yang lebih dari 50 N diperlukan untuk mendapatkan objek bergerak, tetapi setelah itu, lebih dari 40 N sudah cukup.
Menghitung Koefisien
Koefisien gesekan statis dapat dihitung untuk bahan padat atau pasangan bahan apa pun. Oleh karena itu, nilai koefisien mungkin berlaku untuk kayu di atas kayu, baja di atas baja, atau baja di atas kayu. Salah satu cara menghitung nilai untuk sepasang bahan adalah dengan menempatkan balok dari satu bahan pada tanjakan yang terbuat dari bahan lain — untuk satu bahan, balok dan tanjakan akan dibuat dari bahan yang sama. Kemiringan pada tanjakan secara bertahap meningkat, sampai balok meluncur ke bawah. Sudut di mana ini terjadi kemudian dapat digunakan untuk menghitung koefisien gesekan statis.
Koefisien, bila digunakan dalam rumus dan persamaan, diberi simbol — huruf Yunani mu. Sebuah subscript biasanya digunakan untuk membedakan keduanya: s menunjukkan gesekan statis, sedangkan k berarti gesekan kinetik. Misalnya, s untuk baja pada baja adalah 0.74, sedangkan k untuk bahan ini adalah 0.57. Nilai-nilai ini untuk situasi kehidupan nyata yang khas, dan mungkin sedikit berbeda, tergantung pada keadaan. Karena nilai s dapat dipengaruhi oleh ketidakteraturan permukaan, kotoran, dan jejak zat lain, nilai k dianggap lebih akurat, dan biasanya diberikan bila diperlukan koefisien gesekan sederhana.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Gesekan
Sejumlah faktor berkontribusi terhadap gesekan statis, tetapi biasanya yang paling penting adalah kekasaran permukaan. Bahkan ketika dihaluskan, bahan yang berbeda akan bervariasi dalam hal detail halus permukaannya. Dalam istilah praktis, tidak ada permukaan yang benar-benar mulus, tetapi beberapa akan memiliki ketidakteraturan yang lebih besar daripada yang lain. Perbedaannya jelas, dalam beberapa kasus: misalnya, lembaran sutra memiliki tekstur yang sangat halus yang menciptakan lebih sedikit gesekan, sedangkan jalan aspal kering kasar, menghasilkan lebih banyak resistensi terhadap gerakan. Faktor lain termasuk daya tarik elektrostatik dan jenis ikatan kimia lemah yang dapat terbentuk di antara permukaan.
contoh
Banyak orang yang akrab dengan gesekan statis, karena mereka menghadapinya hampir setiap hari; misalnya, sedang bekerja ketika seseorang menggeser buku melintasi meja. Awalnya, sejumlah kecil gaya perlu diberikan untuk membuat buku bergerak, tetapi begitu buku bergerak, gesekan kinetik ikut bermain, dan lebih sedikit usaha yang diperlukan untuk memindahkannya. Jumlah kekuatan yang dibutuhkan dapat bervariasi sesuai dengan keadaan. Misalnya, jika sebuah buku memiliki sampul perpustakaan dan basah, buku basah akan membutuhkan lebih banyak kekuatan untuk bergerak, sementara buku saku baru mungkin meluncur dengan sangat mudah di atas meja kayu kering dengan permukaan yang dipernis.
Tabel koefisien gesekan statis dan kinetik tersedia untuk banyak bahan umum dan kombinasinya. Nilai yang lebih tinggi menunjukkan gesekan yang lebih besar, sehingga lebih banyak gaya perlu diterapkan untuk menyebabkan gerakan. Misalnya, nilai s untuk aluminium pada aluminium adalah 1.05 – 1.35 yang sangat tinggi, sedangkan nilai untuk polytetrafluoroethylene (PTFE) pada PTFE adalah 0.04, yang sangat rendah dan membuatnya sangat licin. Sulit untuk mendorong mobil yang berhenti bergerak karena gesekan yang disengaja antara ban dan tanah; ini memungkinkan pengemudi lebih banyak mengontrol dan membuat mobil cenderung tidak selip.
Menghitung Jarak Pengereman
Salah satu contoh penerapan gaya gesekan statis adalah dalam menghitung jarak putus untuk sebuah mobil pada kecepatan tertentu dan dalam kondisi tertentu. Dalam keadaan normal, ketika ban berputar di jalan, gesekan statis, bukan kinetik, berlaku. s untuk ban kering di jalan kering adalah sekitar 1.00, sedangkan nilai untuk ban basah di jalan basah hanya 0.2 — ini berarti bahwa jarak putus akan lima kali lebih besar dalam kondisi basah. Dalam kondisi kering, mobil yang melaju dengan kecepatan 31 mil per jam (50 kph) memiliki jarak pengereman 33 kaki (10 meter), sedangkan dalam kondisi basah, jarak pengereman adalah 164 kaki (50 meter). Saat ban meluncur, bukannya menggelinding, di sepanjang permukaan — seperti yang mungkin terjadi dalam kondisi es — gesekan kinetiklah yang penting.