Cara Menghitung Gaya Normal

Gaya normal

Sebuah buku yang berada di atas meja memiliki gaya berat (w = weight) yang bekerja pada pemukaan meja. Gaya berat ini dipengaruhi oleh massa dan percepatan gravitasi bumi. Berdasarkan Hukum Newton, resultan gaya-gaya yang bekerja pada benda diam adalah nol. Dalam hal ini terdapat sebuah gaya yang bekerja pada buku tersebut yang mengimbangi gaya berat buku. Gaya yang bekerja untuk mengimbangi gaya berat buku agar buku tetap diam ini disebut gaya normal. Normal artinya tegak lurus, dalam hal ini maksudnya adalah gaya tersebut tegak lurus dengan bidang sentuh. Dalam fisika, gaya normal diberi simbol N.

Pada benda diam, berlaku Hukum II Newton yang berbunyi: “Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah resultan gaya yang bekerja padanya”. Dalam rumus fisika, Hukum II Newton ini dapat ditulis sebagai A = ΣF/m atau ΣF = m.a dimana ΣF adalah resultan gaya yang bekerja, m adalah massa benda dan a adalah percepatan benda.

 

Gaya Normal pada Bidang Horizontal (Bidang Datar)
Gaya normal pada bidang horizontal

Pada sebuah benda yang berada di bidang horizontal, gaya yang bekerja hanya gaya berat benda dan gaya normal dalam arah sumbu Y. tidak ada gaya yang bekerja dalam arah sumbu X. Berdasarkan Hukum II Newton maka didapatkan bahwa.

Resultan gaya pada sumbu X adalah nol
ΣFx = 0
Resultan gaya pada sumbu Y adalah
ΣFy = m.a
N – w = m.a → karena benda diam maka a = 0
N – w = 0
N = w

Jadi gaya normal benda diam pada bidang horizontal sama dengan berat benda tersebut tetapi arahnya ke arah atas (berlawanan dengan arah gaya berat).

Didefinisikan bahwa berat benda adalah massa benda dikalikan percepatan gravitasi bumi atau w = m.g dimana m adalah massa benda dan g adalah percepatan gravitasi bumi.

Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang terletak diam pada bidang horizontal adalah sebagai berikut.

Rumus gaya normal pada bidang horizontalSebuah buku yang massanya 1,2 kg berada di atas meja dimana percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Gaya normal yang bekerja pada buku tersebut adalah N = m.g = 1,2 x 10 = 12 newton.

 

Gaya Normal pada Bidang Miring
Gaya normal pada bidang miring

Pada sebuah benda yang berada di bidang miring, gaya normal bekerja tegak lurus terhadap bidang yang miring. Untuk mendapatkan gaya normal dengan arah tegak lurus terhadap bidang yang miring, gaya berat benda (w) yang sejatinya dalam arah Y diproyeksikan tegak lurus terhadap bidang miring. Perhatikan gambar di atas, gaya berat diproyeksikan menjadi 2 gaya dalam arah yang berbeda. Satu gaya dalam arah tegak lurus terhadap bidang miring yaitu w.cos α dan satu gaya lainnya searah dengan bidang kemiringan yaitu w.sin α.

Berdasarkan Hukum II Newton maka didapatkan bahwa.
Resultan gaya pada sumbu X,
ΣFx = m.a
w.sin α = m.a
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFy = m.a
N – w.cos α = m.a → karena benda diam maka a = 0
N – w.cos α = 0
N = w.cos α

Berat benda didefinisikan sebagai massa dikali percepatan gravitasi bumi (w = m.g). Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang terletak diam pada bidang miring adalah sebagai berikut.

Rumus gaya normal pada bidang miring

Sebuah bata yang massanya 600 gram berada di atas bidang miring dengan sudut kemiringan 30 derajat (cos 30 = ½Ö3) dan di tempat itu percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Gaya normal yang bekerja pada bata tersebut adalah N = m.g.cos α = 0,6 x 10 x cos(30) = 0,6 x 10 x ½Ö3 = 3Ö3 newton.

 

Gaya Normal pada Bidang Vertikal (Bidang Tegak)
Gaya normal pada bidang vertikal

Sebuah benda dapat berada pada bidang vertikal jika ada gaya (F) dari luar yang bekerja untuk menekan ke arah bidang vertikal (misalnya dorongan tangan).

Berdasarkan Hukum II Newton maka didapatkan bahwa.
Resultan gaya pada sumbu Y
w = m.g  → gaya berat
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFx = m.a
F – N = m.a → karena benda diam maka a = 0
F – N = 0
N = F

Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang ditekan pada bidang vertikal adalah sebagai berikut.

Sepotong balok kayu ditekan dengan tangan ke dinding dengan gaya 20 N, maka gaya normal yang diberikan oleh dinding tersebut kepada balok kayu tersebut adalah sama dengan gaya yang diberikan. N = F = 20 newton.

Leave A Reply

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *