Gaya Normal: Pengertian, Rumus, Contoh Soal & Pembahasan
Gaya normal adalah gaya sentuh yang muncul pada suatu benda yang bersentuhan dengan permukaan kontak benda lain. Sama seperti jenis gaya lainnya, gaya normal juga merupakan besaran vektor yang memperhitungkan arah gaya.
Untuk menghitung resultan gaya yang bekerja pada suatu benda, baik itu gaya sentuh, gravitasi maupun gaya normal, digunakan Hukum Kedua Newton. Konsep resultan gaya sangat penting mengingat dalam kehidupan nyata, umumnya gaya yang bekerja pada suatu benda akan lebih dari satu.
Definisi Gaya Normal
Gaya normal adalah gaya kontak tegak lurus yang muncul pada permukaan bidang kontak. Gaya sentuh itu sendiri terjadi ketika ada dua benda yang saling bersentuhan. Besarnya berat suatu benda dan gaya normal benda pada permukaan bidang lain harus sama dan berlawanan arah.
Prinsip resultan gaya yang bekerja pada suatu benda dibahas dalam Hukum Pertama Newton. Gaya normal (N) dan gravitasi (w) bekerja pada benda yang sama dalam keadaan diam. Di bawah ini adalah ilustrasi gaya normal yang bekerja pada benda yang diam dan berat akibat gravitasi yang dialami benda tersebut.
Baca Juga:
Dari ilustrasi pada gambar di atas terlihat bahwa sebuah benda dalam keadaan diam diletakkan di atas meja. Suatu benda yang diam di bumi akan mengalami gaya gravitasi yang menarik benda tersebut menuju pusat bumi. Namun, meski terkena gaya gravitasi, benda di atas meja tetap tidak bergerak.
Artinya, ada gaya lain yang bekerja pada benda tersebut sehingga benda tersebut diam. Menurut Hukum Kedua Newton, benda yang dalam keadaan diam berarti memiliki gaya total sama dengan nol. Ini berarti ada gaya lain pada benda yang membuat benda diam di atas meja.
Gaya yang diberikan oleh meja ke atas disebut sebagai gaya sentuh, yaitu gaya yang timbul ketika dua benda saling bersentuhan. Gaya sentuh yang arahnya tegak lurus bidang kontak disebut gaya normal (N).
Formula Gaya Normal
Untuk memudahkan menghitung gaya normal dibuat diagram yang menggambarkan semua gaya yang bekerja pada benda yang dianalisa gaya tersebut. Diagram yang dibuat adalah diagram gaya yaitu gambaran garis-garis gaya yang bekerja atau dilakukan oleh suatu benda secara keseluruhan.
Baca Juga:
Dari diagram gaya ini dapat diketahui komponen-komponen gaya yang bekerja atau dikerjakan oleh benda terhadap lingkungannya. Umumnya gaya yang bekerja pada benda antara lain gaya normal, gaya gesek, gravitasi dan lain sebagainya.
Karena gaya adalah besaran vektor, arah gaya mempengaruhi tanda minus atau positif. Rumus gaya normal ditentukan oleh keadaan benda yang saling bersentuhan atau bersentuhan. Untuk menghitung gaya normal, hukum pertama dan kedua Newton digunakan.
Untuk gaya normal pada benda yang diam pada permukaan horizontal, rumusnya adalah gaya normal sama dengan berat benda.
∑Fy = 0
N–w = 0
N = w
N = mxg
Baca Juga:
Informasi:
∑Fy = resultan gaya yang bekerja pada benda dalam arah Y
N = gaya normal (N)
w = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (di permukaan bumi kita menggunakan pendekatan g = 10 m/s²)
Perlu digaris bawahi bahwa gaya normal selalu tegak lurus terhadap luas permukaan kontak, sedangkan gaya berat benda selalu tegak lurus terhadap tanah (bumi).
Gaya Normal Pada Permukaan Miring Dan Permukaan Vertikal
Gaya yang bekerja pada benda diam pada bidang miring ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Gaya w tegak lurus permukaan bumi adalah berat benda dan gaya normal selalu tegak lurus bidang tempat.
Baca Juga:
Untuk menghitung gaya normal pada bidang miring, diperlukan informasi tentang derajat kemiringan benda (ϴ). Rumus yang digunakan berdasarkan Hukum I Newton sebagai berikut:
∑F = 0
N – w cos ϴ = 0
N = w cos ϴ
Di mana:
∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
ϴ = derajat kemiringan permukaan benda
Baca Juga:
Suatu benda yang terletak pada luas permukaan vertikal akan mempunyai beberapa gaya yang bekerja padanya, yaitu gaya gravitasi, gaya normal, gaya gesek dan F (misalnya gaya yang menekan benda terhadap dinding vertikal). Jika permukaan licin, gaya gesek (fs) dapat diabaikan.
Rumus resultan gaya dibedakan pada sumbu Y dan sumbu X sebagai berikut:
∑Fx = mxa
F – N = mxa (a = 0 karena benda diam tidak bergerak)
F – N = 0
F=N
Sehingga rumus gaya normal (N) pada bidang vertikal sama dengan F.
Baca Juga:
Pada sumbu Y hanya gravitasi yang bekerja sehingga tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda.
w = mxg
Contoh Soal Gaya Normal
Sebuah benda bermassa 8,5 kg diletakkan pada bidang mendatar. Benda itu masih tidak bergerak. Tentukan seberapa besar gaya normal bekerja pada benda-benda di lapangan:
Diskusi
Baca Juga:
Menjawab:
Pada benda diam yang tidak bergerak pada bidang datar, tidak ada gaya yang bekerja pada sumbu X.
∑Fy = 0
N–w = 0
N = w
N = mxg
N = 8,5 kg x 10 m/s²
N = 85 Newton
Sebuah kotak berbentuk balok ditinggalkan oleh kurir di tengah papan miring yang sedang menurunkan barang dari sebuah truk. Berat kotak adalah 25 kg dan sudut yang terbentuk antara papan miring dan lantai di bawahnya adalah 60⁰. Tentukan berapa gaya normal yang bekerja pada balok kotak?
Baca Juga:
Diskusi
Menjawab:
Jika benda diam tidak bergerak pada bidang miring, maka tidak ada gesekan atau gaya dorong yang menggerakkan benda pada sumbu X. Jadi gaya yang bekerja pada benda hanya pada sumbu Y :
∑Fy = 0
N –wy = 0
N – w cos 60⁰ = 0
N = w cos 60⁰
N = 25 kg x ½
N = 12,5 N
Baca Juga:
Ayah baru saja membeli lemari es baru yang terletak di lantai dapur. Kulkas memiliki massa 11,8 kg. Jika g = 10 m/s², tentukan berapa gaya normal yang bekerja pada lemari es?
Diskusi
Menjawab:
∑Fy = 0
N–w = 0
N = w
N = mxg
N = 11,8 kg x 10 m/s²
N = 118 N
Baca Juga:
Gaya normal adalah jenis gaya yang bekerja pada suatu benda, baik itu benda bergerak maupun benda diam. Gaya normal adalah gaya yang bersinggungan antara dua permukaan secara tegak lurus. Untuk menghitung resultan atau gaya total yang bekerja pada suatu benda, digunakan Hukum Kedua Newton.
mejakelas.com
Artikel Terkait
