Belajar Fisika Gaya Normal: Definisi, Gambar, Rumus, Teladan Soal Dan Pembahasan
Jika suatu benda dilepaskan pada ketinggian tertentu di atas permukaan tanah, maka benda itu akan mengalami gerak jatuh bebas. Gaya gravitasi bekerja pada sebuah benda dikala benda tersebut jatuh. Ketika benda berada dalam keadaan membisu di Bumi ibarat buku yang diletakkan di atas meja, gaya gravitasi pada buku tersebut tidak hilang sama sekali.
blogspot.com/-7pPf3-x18lU/WVqFVfQNJvI/AAAAAAAABNI/94zaAJ8aoOo9mhCygYLLnysKTm2P3adVwCLcBGAs/s1600/ilutrasi-gaya-normal.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-7pPf3-x18lU/WVqFVfQNJvI/AAAAAAAABNI/94zaAJ8aoOo9mhCygYLLnysKTm2P3adVwCLcBGAs/s1600/ilutrasi-gaya-normal.jpg" title="Belajar Fisika Gaya Normal: Definisi, Gambar, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan" />
Hal ini sanggup diketahui, kalau kita meletakkan buku tersebut di atas timbangan manual. Ketika berada di atas timbangan, buku dalam keadaan membisu namun jarum penunjuk massa pada timbangan bergerak. Hal ini terjadi alasannya ialah gaya gravitasi tetap bekerja pada buku tersebut. Tetapi kalau gaya gravitasi tetap bekerja, mengapa buku tidak bergerak (jatuh)? Gaya apa yang menahan buku tidak jatuh? Untuk menjawabnya, perhatikan klarifikasi berikut ini.
Pengertian Gaya Normal
Dari Hukum II Newton, resultan gaya pada sebuah benda yang tetap membisu ialah nol. Pasti ada gaya lain pada buku untuk mengimbangi gaya gravitasi. Untuk sebuah buku yang membisu di atas meja, maka meja tersebut menunjukkan gaya ke atas. Meja sedikit tertekan di bawah buku jawaban gaya berat dan alasannya ialah elastisitasnya, meja itu mendorong buku ke atas ibarat yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
blogspot.com/-fw0ePZjwOJQ/WVqFWHF1RAI/AAAAAAAABNY/Bw7sESLUocUAn4t-BDB-HF-I7uR98t7_gCEwYBhgL/s1600/definisi%2Bgaya-normal.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-fw0ePZjwOJQ/WVqFWHF1RAI/AAAAAAAABNY/Bw7sESLUocUAn4t-BDB-HF-I7uR98t7_gCEwYBhgL/s1600/definisi%2Bgaya-normal.jpg" title="Belajar Fisika Gaya Normal: Definisi, Gambar, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan" />
Gaya ke atas yang diberikan meja terhadap buku ini sering disebut gaya sentuh, alasannya ialah terjadi pada dua benda yang bersentuhan. Ketika gaya sentuh arahnya tegak lurus terhadap permukaan bidang sentuh, maka gaya itu biasa disebut dengan gaya normal yang dilambangkan dengan N (“normal” berarti tegak lurus). Dengan demikian sanggup kita simpulkan definisi gaya normal ialah sebagai berikut.
Gaya Normal ialah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Lambang gaya normal ialah N dan satuan Sistem Internasionalnya ialah kgm/s2 atau Newton. |
Dengan demikian, pada buku yang diletakkan membisu di atas meja terdapat dua gaya yang bekerja, yaitu gaya normal (N) yang berasal dari meja dan gaya berat (w). Kedua gaya tersebut besarnya sama tetapi berlawanan arah sehingga membentuk keseimbangan pada buku. Akan tetapi perlu kalian ingat bahwa gaya normal dan gaya berat bukan merupakan pasangan gaya aksi-reaksi yang dibicarakan pada Hukum III Newton, alasannya ialah gaya-gaya tersebut bekerja pada benda yang sama.
Cara Menggambarkan Gaya Normal
Arah gaya normal selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Jika bidang sentuh antara dua benda ialah horizontal, maka arah gaya normalnya ialah vertikal. Jika bidang sentuhnya vertikal, maka arah gaya normalnya ialah horizontal. Apabila bidang sentuhnya miring, maka arah gaya normalnya juga akan miring. Untuk melukiskan gaya normal, pangkal atau titik tangkap vektor di mulai dari titik dimana dua permukaan benda bersentuhan kemudian tarik garis tegak lurus melalui sentra massa benda tersebut. Perhatikan gambar gaya normal berikut ini.
blogspot.com/-SlpuTL3kDUM/WVqFWIkm7SI/AAAAAAAABNY/J0mCSlvu1DYHDrZQS-h7eZDFrkKJZQp1gCEwYBhgL/s1600/gaya-normal.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">blogspot.com/-SlpuTL3kDUM/WVqFWIkm7SI/AAAAAAAABNY/J0mCSlvu1DYHDrZQS-h7eZDFrkKJZQp1gCEwYBhgL/s1600/gaya-normal.jpg" title="Belajar Fisika Gaya Normal: Definisi, Gambar, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan" />
Khusus bidang sentuh vertikal, pada benda harus diberi gaya F untuk menekan benda semoga tidak jatuh. Dalam keadaan ini, gaya normal N akan terjadi dimana besarnya sama dengan gaya F dan arahnya tegak lurus dengan bidang sentuh atau berlawanan arah dengan F. Meskipun gaya F dan N sama besar dan arahnya berlawanan tetapi kedua gaya ini bukan merupakan pasangan gaya agresi reaksi Hukum III Newton alasannya ialah kedua gaya ini bekerja pada benda yang sama.
Rumus Gaya Normal
Rumus gaya normal sanggup ditentukan dengan memakai Hukum II Newton perihal gerak, dengan ketentuan kalau benda diam, maka nilai percepatannya ialah nol (a = 0). Sebaliknya kalau benda bergerak maka percepatannya ialah tetap (a = konstan) atau benda mengalami gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Dari gambar gaya normal pada benda yang terletak pada bidang datar horizontal, bidang miring dan bidang vertikal di atas, maka persamaan gaya normal pada benda tersebut ialah sebagai berikut.
#1 Rumus Gaya Normal Pada Bidang Horizontal
Jika benda membisu pada bidang horizontal, maka gaya yang bekerja hanya dua yaitu gaya berat dan gaya normal. Kedua gaya ini bekerja saling berlawanan dalam arah vertikal (sumbu Y). Sedangkan dalam arah horizontal (sumbu X) tidak ada gaya yang bekerja. Rumus gaya normal sanggup dicari dengan Hukum II Newton sebagai berikut.
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = 0
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFY = ma
N – w = 0
N = w
Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang terletak membisu pada bidang horizontal ialah sebagai berikut
N = w |
#2 Rumus Gaya Normal Pada Bidang Miring
Pada bidang miring, gaya normal dan gaya berat bekerja pada sebuah benda membentuk sudut terkecil yang besarnya sama dengan sudut kemiringan bidang. Jika garis gaya normal diasumsikan sebagai sumbu Y, garis kemiringan bidang diasumsikan sumbu X dan sudut kemiringan bidang adalah α maka vektor gaya berat sanggup dproyeksikan terhadap sumbu X dan sumbu Y tersebut.
Hasil proyeksi (penguraian vektor) gaya berat w adalah w sin α pada sumbu X dan w cos α pada sumbu Y. Dalam hal ini rumus gaya normal sanggup ditentukan dengan memakai aturan II Newton sebagai berikut.
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = ma
w sin α = ma
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFY = ma
N – w cos α = ma → karena tidak terjadi gerak pada arah vertikal maka a = 0,
N – w cos α = 0
N = w cos α
Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang terletak pada bidang miring ialah sebagai berikut
N = w cos α |
#3 Rumus Gaya Normal Pada Bidang Vertikal
Jika suatu benda ditekan dengan gaya sebesar F pada bidang vertikal (ex. Dinding) maka rumus gaya normal benda tersebut juga ditentukan dengan memakai Hukum Newton yang ke-2. Perhatikan klarifikasi berikut ini.
Resultan gaya pada sumbu Y
Pada sumbu Y tidak ada resultan gaya, alasannya ialah yang bekerja hanya gaya berat saja.
w = mg
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = ma
F – N = ma → karena tidak terjadi gerak pada arah horizontal maka a = 0,
F – N = 0
N = F
Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang ditekan pada bidang vertikal ialah sebagai berikut
N = F |
Rumus-rumus gaya normal di atas ialah pola gaya normal pada tiga kondisi yaitu pada bidang horizontal, bidang miring dan bidang vertikal. Sebenarnya masih banyak kondisi atau keadaan lain yang tiap-tiap kondisi mempunyai rumus gaya normal yang berbeda. Untuk mendalami lebih lanjut mengenai rumus gaya normal, silahkan kalian pelajari artikel perihal kumpulan rumus lengkap gaya normal pada dinamika translasi.
Contoh Soal Gaya Normal dan Pembahasannya
Sebuah balok bermassa 5 kg. kalau g = 10 m/s2 maka tentukan gaya normal yang bekerja pada balok kalau membisu di atas bidang miring yang membentuk sudut 300 terhadap horisontal.
Jawab
blogspot.com/-CO4d7E76rPw/WVqHdNu9BdI/AAAAAAAABNc/sLcLbaZ2DiwONv_5hV-FyjbwfCqIw8cCACEwYBhgL/s1600/soal-gaya-normal.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">blogspot.com/-CO4d7E76rPw/WVqHdNu9BdI/AAAAAAAABNc/sLcLbaZ2DiwONv_5hV-FyjbwfCqIw8cCACEwYBhgL/s200/soal-gaya-normal.png" title="Belajar Fisika Gaya Normal: Definisi, Gambar, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan" width="200" />
Perhatikan gambar di atas. gaya-gaya pada balok sanggup dilihat pada gambar tersebut. Balok dalam keadaan membisu pada arah tegak lurus bidang berarti berlaku persamaan berikut.
Perhatikan gambar di atas. gaya-gaya pada balok sanggup dilihat pada gambar tersebut. Balok dalam keadaan membisu pada arah tegak lurus bidang berarti berlaku persamaan berikut.
ΣFY = 0
N – w cos α = 0
N – w cos 30o = 0
N – 50 × ½ √3 = 0
N = 25 √3 N
Demikianlah artikel perihal pengertian, rumus dan cara menggambarkan gaya normal beserta pola soal dan jawabannya. Semoga sanggup bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel berikutnya.
