Edukiper.com - Gaya normal adalah gaya yang diberikan bidang pada benda dan tegak lurus terhadap bidang. Gaya normal merupakan sebuah gaya yang meniadakan berbagai gaya yang dialami oleh benda misalnya gravitasi sehingga benda dapat berada di posisinya tanpa merusak bidang yang ditempatinya atau tertarik ke tanah.
Secara umum, besar gaya normal akan sama dengan besar resultan gaya yang dimiliki atau dialami oleh benda. Rumus gaya normal akan berbeda-beda tergantung pada kondisi atau posisi benda serta gaya-gaya luar yang mempengaruhinya. Pada kesempatan ini, edukiper akan membahas beberapa kondisi yang paling sering dibahas dalam soal fisika tentang gaya normal.
Pernahkah anda bertanya mengapa benda yang diletakkan di atas meja tidak menembus bidang permukaan meja, merusaknya hingga jatuh ke tanah? Hal itu terjadi karena ada sebuah gaya yang menahannya yang diberikan oleh bidang kepada benda. Gaya tersebutlah yang disebut dengan gaya normal.
Ketika benda diam di atas bidang datar atau diberi gaya ke arah kanan seperti gambar di atas, maka gaya normalnya akan sama dengan gaya berat benda itu sendiri. Perhatikan garis-garis gaya pada gambar di atas dan tinjau gaya-gaya yang tegak lurus bidang atau dalam arah vertikal.
Karena gaya F bekerja dalam arah horizontal, maka gaya tersebut tidak mempengaruhi besar gaya normal. Karena dalam arah vertikal benda tidak bergerak ke atas atau ke bawah, maka berlaku hukum Newton 1:
⇒ ∑ F = 0
⇒ N - W = 0
⇒ N = W
Dengan demikian, besar gaya normal yang dialami benda diam pada bidang datar adalah:
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = perceparan gravitasi (m/s2)
Baca juga : Kumpulan Rumus Gaya Sentripetal dan Contoh.
Ketika benda diberi gaya miring ke atas seperti terlihat pada gambar di atas, maka langkah pertama gambarkanlah garis-garis gaya yang dialami benda terlebih dahulu. Ingat bahwa gaya berat selalu menuju pusat bumi dan gaya normal ke atas tegak lurus bidang.
Selanjutnya, uraikan atau proyeksikan vektor gaya F dalam sumbu-x dan sumbu-y sehingga dihasilkan Fx dan Fy seperti terlihat pada gambar. Nah, selanjutnya perhatikan gaya-gaya yang berkerja tegak lurus bidang atau vertikal.
Dari garis-garis gaya yang digambar, hanya ada tiga gaya yang bekerja dalam arah vertikal, yaitu gaya berat W, gaya normal N, dan proyeksi gaya dalam sumbu-y (Fy). N dan Fy searah sedangkan W berlawanan arah.
Dengan demikian, berdasarkan hukum Newton I, maka berlaku:
⇒ ∑ F = 0
⇒ N + Fy - W = 0
⇒ N = W - Fy
Karena Fy = F sin θ, maka besar gaya normal yang dialami benda yang diberi gaya miring ke atas adalah:
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
F = gaya yang diberikan pada benda (N)
θ = sudut yang dibentuk F terhadap bidang datar.
Ketika benda diberi gaya miring ke bawah seperti gambar di atas, maka gaya normalnya juga akan dipengaruhi oleh besar gaya tersebut. Pertama gambarkan garis-garis gaya yang bekerja pada benda dan proyeksikan gaya F ke sumbu-x dan sumbu-y seperti pada gambar di atas.
Dari gaya-gaya tersebut, ada tiga gaya yang bekerja pada arah vertikal yaitu gaya norml N, gaya berat W, dan poyeksi gaya pada sumbu-y (Fy). Gaya berat dan gaya Fy searah sedangkan gaya normal berlawanan arah.
Berdasarkan hukum Newton I, maka berlaku :
⇒ ∑ F = 0
⇒ N - Fy - W = 0
⇒ N = W + Fy
Karena Fy = F sin θ, maka besar gaya normal yang dialami benda yang diberi gaya mirin ke bawah adalah:
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
F = gaya yang diberikan pada benda (N)
θ = sudut yang dibentuk F terhadap bidang datar.
Baca juga : Kumpulan Rumus Dinamika Partikel.
Ketika benda berada di bidang miring, maka patokan kita sebagai bidang utama atau sumbu-x pada sistem itu adalah bidang miringnya. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda. Ingat gaya berat selalu ke bawah menuju pusat bumi sedangkan gaya normal tegak lurus bidang miring.
Karena patokan kita adalah bidang miring, maka proyeksikan gaya berat ke sumbu-x dan sumbu-y sehingga dihasilkan Wx dan Wy seperti terlihat pada gambar di atas. Pada gambar jelas terlihat bahwa gaya yang bekerja dalam arah vertikal adalah N dan Wy.
Berdasarkan hukum Newton I, maka berlaku :
⇒ ∑ F = 0
⇒ N - Wy = 0
⇒ N = Wy
Karena Wy = W cos θ, maka besar gaya normal yang dialami benda pada bidang miring adalah:
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
θ = sudut yang dibentuk oleh W dengan sumbu-y atau sudut kemiringan bidang miring.
Gaya gesek adalah gaya yang arahnya berlawanan dengan arah gerak. Gaya gesek timbul akibat sentuhan antara benda dengan bidang yang dilaluinya saat bergerak. Ketika sebuah benda ditarik ke kanan dan bergerak ke kanan, maka arah gaya gesekannya ke kiri seperti terlihat pada gambar.
Pada kondisi seperti itu, gaya normal yang dialami benda masih sama seperti benda diam di atas bidang datar yaitu sama dengan gaya beratnya.
Keterangan :
N = gaya normal (N)
Hubungan antara gaya gesek dan gaya normal dapat ditulis sebagai berikut :
Keterangan :
N = gaya normal (N)
fs = gaya gesek statis
fk = gaya gesek kinetik
μs = koefisien gesek statis antara benda dan bidang
μk = koefisien gesek kinetis anatar benda dan bidang.
Baca juga : Kumpulan Rumus Kinematika Gerak Melingkar.
Secara umum, besar gaya normal akan sama dengan besar resultan gaya yang dimiliki atau dialami oleh benda. Rumus gaya normal akan berbeda-beda tergantung pada kondisi atau posisi benda serta gaya-gaya luar yang mempengaruhinya. Pada kesempatan ini, edukiper akan membahas beberapa kondisi yang paling sering dibahas dalam soal fisika tentang gaya normal.
#1 Benda Diam di Atas Bidang Datar
Pernahkah anda bertanya mengapa benda yang diletakkan di atas meja tidak menembus bidang permukaan meja, merusaknya hingga jatuh ke tanah? Hal itu terjadi karena ada sebuah gaya yang menahannya yang diberikan oleh bidang kepada benda. Gaya tersebutlah yang disebut dengan gaya normal.
Ketika benda diam di atas bidang datar atau diberi gaya ke arah kanan seperti gambar di atas, maka gaya normalnya akan sama dengan gaya berat benda itu sendiri. Perhatikan garis-garis gaya pada gambar di atas dan tinjau gaya-gaya yang tegak lurus bidang atau dalam arah vertikal.
Karena gaya F bekerja dalam arah horizontal, maka gaya tersebut tidak mempengaruhi besar gaya normal. Karena dalam arah vertikal benda tidak bergerak ke atas atau ke bawah, maka berlaku hukum Newton 1:
⇒ ∑ F = 0
⇒ N - W = 0
⇒ N = W
Dengan demikian, besar gaya normal yang dialami benda diam pada bidang datar adalah:
| N = W = m.g |
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = perceparan gravitasi (m/s2)
Baca juga : Kumpulan Rumus Gaya Sentripetal dan Contoh.
#2 Benda Diberi Gaya Miring ke Atas
Ketika benda diberi gaya miring ke atas seperti terlihat pada gambar di atas, maka langkah pertama gambarkanlah garis-garis gaya yang dialami benda terlebih dahulu. Ingat bahwa gaya berat selalu menuju pusat bumi dan gaya normal ke atas tegak lurus bidang.
Selanjutnya, uraikan atau proyeksikan vektor gaya F dalam sumbu-x dan sumbu-y sehingga dihasilkan Fx dan Fy seperti terlihat pada gambar. Nah, selanjutnya perhatikan gaya-gaya yang berkerja tegak lurus bidang atau vertikal.
Dari garis-garis gaya yang digambar, hanya ada tiga gaya yang bekerja dalam arah vertikal, yaitu gaya berat W, gaya normal N, dan proyeksi gaya dalam sumbu-y (Fy). N dan Fy searah sedangkan W berlawanan arah.
Dengan demikian, berdasarkan hukum Newton I, maka berlaku:
⇒ ∑ F = 0
⇒ N + Fy - W = 0
⇒ N = W - Fy
Karena Fy = F sin θ, maka besar gaya normal yang dialami benda yang diberi gaya miring ke atas adalah:
| N = W - F sin θ |
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
F = gaya yang diberikan pada benda (N)
θ = sudut yang dibentuk F terhadap bidang datar.
#3 Benda Diberi Gaya Miring ke Bawah
Ketika benda diberi gaya miring ke bawah seperti gambar di atas, maka gaya normalnya juga akan dipengaruhi oleh besar gaya tersebut. Pertama gambarkan garis-garis gaya yang bekerja pada benda dan proyeksikan gaya F ke sumbu-x dan sumbu-y seperti pada gambar di atas.
Dari gaya-gaya tersebut, ada tiga gaya yang bekerja pada arah vertikal yaitu gaya norml N, gaya berat W, dan poyeksi gaya pada sumbu-y (Fy). Gaya berat dan gaya Fy searah sedangkan gaya normal berlawanan arah.
Berdasarkan hukum Newton I, maka berlaku :
⇒ ∑ F = 0
⇒ N - Fy - W = 0
⇒ N = W + Fy
Karena Fy = F sin θ, maka besar gaya normal yang dialami benda yang diberi gaya mirin ke bawah adalah:
| N = W + F sin θ |
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
F = gaya yang diberikan pada benda (N)
θ = sudut yang dibentuk F terhadap bidang datar.
Baca juga : Kumpulan Rumus Dinamika Partikel.
#4 Benda Pada Bidang Miring
Ketika benda berada di bidang miring, maka patokan kita sebagai bidang utama atau sumbu-x pada sistem itu adalah bidang miringnya. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda. Ingat gaya berat selalu ke bawah menuju pusat bumi sedangkan gaya normal tegak lurus bidang miring.
Karena patokan kita adalah bidang miring, maka proyeksikan gaya berat ke sumbu-x dan sumbu-y sehingga dihasilkan Wx dan Wy seperti terlihat pada gambar di atas. Pada gambar jelas terlihat bahwa gaya yang bekerja dalam arah vertikal adalah N dan Wy.
Berdasarkan hukum Newton I, maka berlaku :
⇒ ∑ F = 0
⇒ N - Wy = 0
⇒ N = Wy
Karena Wy = W cos θ, maka besar gaya normal yang dialami benda pada bidang miring adalah:
| N = W cos θ |
Keterangan :
N = gaya normal (N)
W = berat benda (N)
θ = sudut yang dibentuk oleh W dengan sumbu-y atau sudut kemiringan bidang miring.
#5 Hubungan Gaya Normal dan Gaya Gesek
Gaya gesek adalah gaya yang arahnya berlawanan dengan arah gerak. Gaya gesek timbul akibat sentuhan antara benda dengan bidang yang dilaluinya saat bergerak. Ketika sebuah benda ditarik ke kanan dan bergerak ke kanan, maka arah gaya gesekannya ke kiri seperti terlihat pada gambar.
Pada kondisi seperti itu, gaya normal yang dialami benda masih sama seperti benda diam di atas bidang datar yaitu sama dengan gaya beratnya.
| N = W = m.g |
Keterangan :
N = gaya normal (N)
Hubungan antara gaya gesek dan gaya normal dapat ditulis sebagai berikut :
| fs = μs N |
| fk = μk N |
Keterangan :
N = gaya normal (N)
fs = gaya gesek statis
fk = gaya gesek kinetik
μs = koefisien gesek statis antara benda dan bidang
μk = koefisien gesek kinetis anatar benda dan bidang.
Baca juga : Kumpulan Rumus Kinematika Gerak Melingkar.
0 comments :
Post a Comment