Kumpulan Rumus Lengkap Gaya Normal Pada Dinamika Translasi
Gaya normal yaitu gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Lambang gaya normal yaitu N. Gaya normal merupakan salah satu jenis gaya yang mengimbangi gaya berat sehingga apabila suatu benda terletak pada bidang datar (ex. Meja) tanpa gaya luar maka benda tersebut sanggup berada di posisinya tanpa merusak bidang yang ditempatinya atau tertarik ke tanah.
Secara umum, besar gaya normal akan sama dengan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda pada arah yang sama dengan gaya normal (searah atau berlawanan). Rumus gaya normal akan berbeda-beda bergantung pada kondisi atau keadaan benda serta gaya-gaya luar yang mempengaruhinya. Berikut ini yaitu kumpulan rumus lengkap gaya normal pada dinamika translasi dalam banyak sekali kondisi yang paling sering dibahas dalam soal fisika wacana gaya normal.
#1 Benda Berada di Atas Bidang Datar Horizontal
Ketika sebuah benda berada di atas bidang datar (kasar atau licin) baik dalam keadaan membisu maupun diberi gaya ke arah kanan menyerupai tampak pada gambar di atas, maka gaya normal yang bekerja pada benda tersebut akan sama dengan gaya beratnya. Coba kalian perhatikan garis-garis gaya pada gambar di atas dan tinjau gaya-gaya yang bekerja pada arah vertikal (N dan w) dan arah horizontal (F).
Gaya F bekerja dalam arah horizontal sehingga gaya ini tidak mensugesti besarnya gaya normal. Karena dalam arah vertikal tidak terjadi gerak baik ke atas maupun ke bawah, maka berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
Dengan demikian, rumus gaya normal pada benda yang terletak pada bidang datar horizontal (kasar atau licin) baik membisu maupun bergerak yaitu sebagai berikut.
N = mg |
Keterangan: | ||
N | = | Gaya normal (N) |
m | = | Massa benda (kg) |
g | = | |
#2 Benda Ditekan pada Bidang Datar Horizontal
Ketika benda terletak pada bidang datar horizontal kemudian ditekan dengan gaya F, maka dalam arah vertikal benda tersebut bekerja tiga buah gaya yaitu gaya normal N yang arahnya ke atas, gaya berat w yang arahnya ke bawah dan gaya tekan F yang arahnya ke bawah. Perhatikan garis-garis gaya yang bekerja pada benda menyerupai yang ditunjukan pada gambar di atas.
Gaya F bekerja dalam arah vertikal, sehingga gaya ini mensugesti besarnya gaya normal. Jika gaya F tidak terlalu besar maka keadaan benda tetap membisu sehingga berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
N – F – w = 0
N = w + F
N = mg + F
Dengan demikian, pada benda yang terletak pada bidang datar horizontal (kasar atau licin) kemudian ditekan dengan gaya sebesar F mempunyai rumus gaya normal sebagai berikut.
N = mg + F |
Keterangan: | ||
N | = | Gaya normal (N) |
F | = | Gaya tekan (N) |
m | = | Massa benda (kg) |
g | = | Percepatan gravitasi bumi (m/s2) |
#3 Benda Ditarik Miring pada Bidang Datar Horizontal
Sebuah benda berada di atas bidang datar kemudian ditarik dengan gaya miring ke atas ditunjukkan menyerupai pada gambar di atas. Untuk memilih gaya normal, langkah pertama yaitu gambar garis-garis gaya yang dialami benda terlebih dahulu. Dan yang harus selalu kalian ingat yaitu gaya berat selalu menuju sentra bumi sedangkan gaya normal selalu ke atas tegak lurus bidang.
Karena gaya F miring ke atas, maka gaya tersebut membentuk sudut kemiringan sebesar α terhadap arah horizontal. Selanjutnya proyeksikan vektor gaya F pada sumbu X dan sumbu Y sehingga menghasilkan vektor komponen F cos α dan F sin α. Kemudian tinjau garis-garis gaya yang bekerja tegak lurus pada benda menyerupai yang terlihat pada gambar di atas.
Berdasarkan gambar garis-garis gaya di atas, terdapat tiga gaya yang bekerja dalam arah vertikal, yaitu gaya berat w, gaya normal N dan hasil proyeksi gaya F terhadap sumbu Y yaitu F sin α. Karena dalam arah vertikal tidak terjadi gerak, maka berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
N + F sin α – w = 0
N = w – F sin α
N = mg – F sin α
Dengan demikian, pada benda yang terletak pada bidang datar horizontal (kasar atau licin) yang ditarik dengan gaya miring ke atas mempunyai rumus gaya normal sebagai berikut.
N = mg – F sin α |
Keterangan: | ||
N | = | Gaya normal (N) |
F | = | Gaya tarik (N) |
α | = | Sudut kemiringan F terhadap bidang datar |
m | = | Massa benda (kg) |
g | = | Percepatan gravitasi bumi (m/s2) |
#4 Benda Didorong Miring pada Bidang Datar Horizontal
Ketika sebuah benda berada pada bidang datar horizontal kemudian pada benda tersebut diberi gaya dorong miring ke bawah menyerupai ditunjukkan pada gambar di atas maka untuk memilih gaya normal yang dialami benda, gambarkan semua gaya-gaya yang bekerja pada benda baik dalam arah vertikal maupun arah horizontal.
Gaya dorong F bekerja miring ke bawah sehingga membentuk sudut sebesar α terhadap bidang datar. Dengan memakai metode penguraian vektor, gaya F sanggup diuraikan terhadap sumbu X dan sumbu Y dan menghasilkan gaya F cos α dan F sin α. Dari gambar garis-garis gaya di atas, ada tiga gaya yang bekerja pada arah vertikal, yaitu gaya normal N, gaya berat w dan gaya F sin α. Karena tidak ada gerak dalam arah vertikal, berlaku Hukum II Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
N – F sin α – w = 0
N = w + F sin α
N = mg + F sin α
Dengan demikian, pada benda yang terletak pada bidang datar horizontal (kasar atau licin) yang didorong dengan gaya miring ke bawah mempunyai rumus gaya normal sebagai berikut.
N = mg + F sin α |
Keterangan: | ||
N | = | Gaya normal (N) |
F | = | Gaya tarik (N) |
α | = | Sudut kemiringan F terhadap bidang datar |
m | = | Massa benda (kg) |
g | = | Percepatan gravitasi bumi (m/s2) |
#5 Benda Ditekan pada Bidang Datar Vertikal
Untuk benda yang terletak pada bidang datar vertikal maka arah gaya normal N dan gaya berat w saling tegak lurus, dimana gaya normal arahnya mendatar (ke kanan atau ke kiri) sedangkan gaya berat arahnya vertikal ke bawah sehingga dalam kondisi ini, gaya berat tidak mensugesti besarnya gaya normal. Namun keadaan ini mustahil sanggup terjadi jikalau tidak ada gaya luar yang menekan benda tersebut, alasannya yaitu tanpa gaya luar benda akan jatuh bebas.
Gambar garis-garis gaya yang bekerja pada benda ditunjukkan menyerupai pada gambar di atas. Karena gaya normal arahnya horizontal, maka yang kita tinjau yaitu gaya-gaya yang bekerja pada arah mendatar (sumbu X). Apabila sesudah ditekan benda diam, maka berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
N – F = 0
N = F
Dengan demikian, pada benda yang terletak pada bidang datar vertikal (kasar atau licin) yang ditekan dengan gaya F mempunyai rumus gaya normal sebagai berikut.
N = F |
Keterangan: | ||
N | = | Gaya normal (N) |
F | = | Gaya tekan (N) |
#6 Benda Didorong Miring pada Bidang Datar Vertikal
Sebuah benda pada bidang vertikal yang diberi gaya dorong miring ke atas dengan sudut kemiringan sebesar α terhadap arah mendatar ditunjukkan menyerupai pada gambar di atas. Jika gaya dorong F diproyeksikan terhadap sumbu X dan sumbu Y maka menghasilkan gaya F sin α yang arahnya ke atas dan F cos α yang arahnya mendatar.
Dari gambar garis-garis gaya yang bekerja pada benda di atas, gaya normal arahnya horizontal ke kanan, sehingga untuk memilih besar gaya normal kita tinjau gaya-gaya yang bekerja pada arah mendatar. Apabila benda tidak bergerak, maka pada benda tersebut berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
N – F cos α = 0
N = F cos α
Dengan demikian, pada benda yang terletak pada bidang datar vertikal (kasar atau licin) yang didorong dengan gaya miring ke atas mempunyai rumus gaya normal sebagai berikut.
N = F cos α |
Keterangan: | ||
N | = | Gaya normal (N) |
F | = | Gaya dorong (N) |
α | = | Sudut kemiringan F terhadap bidang datar |
#7 Benda Berada di Atas Bidang Miring
Apabila sebuah benda berada di bidang miring baik licin maupun kasar, maka teladan kita sebagai sumbu X pada sistem ini yaitu bidang miringnya sedangkan sumbu Y yaitu bidang yang tegak lurus terhadap bidang miring. Kemudian gambarkan garis-garis gaya yang bekerja pada benda. Gaya berat selalu ke bawah menuju sentra bumi sedangkan gaya normal tegak lurus bidang miring.
Karena teladan kita yaitu bidang miring, maka proyeksikan gaya berat ke sumbu X dan sumbu Y sehingga dihasilkan gaya w sin α dan w cos α. Seperti yang terlihat pada gambar di atas. Dari gambar tersebut, gaya yang bekerja dalam arah sumbu Y yaitu gaya normal N dan gaya w cos α. Karena pada sumbu Y tidak ada gerak maka berlaku Hukum I Newton sebagai berikut.
ΣF = 0
N – w cos α = 0
N = w cos α
N = mg cos α
Dengan demikian, rumus gaya normal suatu benda yang terletak pada bidang miring (licin atau kasar) baik dalam keadaan membisu maupun bergerak yaitu sebagai berikut
N = mg cos α |
Keterangan: | ||
N | = | Gaya normal (N) |
α | = | Sudut kemiringan bidang miring |
m | = | Massa benda (kg) |
g | = | Percepatan gravitasi bumi (m/s2) |
Demikianlah artikel wacana kumpulan rumus lengkap gaya normal pada dinamika translasi dalam 7 kondisi beserta gambar dan penjelasannya. Jika ingin mempelajari gaya normal pada gerak melingkar, silahkan baca artikel wacana kumpulan rumus lengkap gaya normal pada dinamika rotasi. Semoga sanggup bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel berikutnya.