Dalam ilmu fisika seringkali membahas mengenai gaya normal, lalu apa itu gaya normal? Berikut ini adalah penjelasan lengkapnya.
Pengertian Gaya Normal
Gaya Normal merupakan sebuah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh.
Contohnya pada sebuah buku yang diam di atas meja, maka meja tersebut memberikan gaya ke atas.
Meja sedikit tertekan di bawah buku akibat gaya berat dan karena elastisitasnya, meja itu mendorong buku ke atas.
Gaya ke atas yang diberikan meja terhadap buku disebut gaya sentuh, karena terjadi pada dua benda yang bersentuhan.
Ketika gaya sentuh arahnya tegak lurus terhadap permukaan bidang sentuh, maka gaya itu disebut dengan gaya normal.
Rumus Gaya Normal
- Gaya Normal Pada Lantai Datar (N)
N = W = m. g
Keterangan:
N = Gaya Normal
W = Gaya Berat
m = massa benda
g = gravitasi bumi.
- Gaya Normal Pada Lantai Datar Bersudut α
Fx = F cos α
Fy = F sin α
N = W - F cos α
Keterangan:
Fx = Gaya terhadap sumbu x (horizontal)
Fy = Gaya terhadap sumbu y (vertikal)
α = Besarnya Sudut Lantai.
- Gaya Normal Pada Bidang Miring
N = W cos α
- Gaya Normal pada Gaya Gesek Statis dan Kinetika (kinetis)
F statis = Ms.N F kinetis = Mk.N
Keterangan:
Fs = Gaya Gesek Statis
Fk = Gaya Gesek Kinetis
Ms = Koefisien statis
Mk = Koefisien Kinetis.
Contoh Soal dan Pembahasan
Soal 1
Sebuah nasi kotak diletakkan di atas meja dengan massa 1 kg. Jika besar gaya gravitasi 10 m/s², hitunglah besar gaya normal pada buku?
Jawaban:
∑Fy = ma
N-W = ma
N-W = 0
N = W
N = mg
N = 1 10
N = 10 N
Jadi gaya normal yang bekerja pada suatu sistem ini sebesar 10N.
Soal 2
Benda bermassa 5 kg terletak diam di atas sebuah bidang. Tentukanlah gaya normal yang bekerja pada benda jika bidang tersebut
- datar, dan
- membentuk sudut 30° terhadap bidang datar.
Jawaban:
Pada benda bekerja gaya berat
w = mg = (5 kg)(10 m/s2)
w = 50 N dan
Besar gaya normal, N.
Karena benda diam, sesuai dengan Hukum Pertama Newton, maka resultan gayanya harus sama dengan nol maka
ΣF = 0
N – w = 0
N = w = 50 N.
Untuk mendapatkan besar gaya normal, maka uraikan berat w ke sumbu-y (sumbu-y berimpit dengan N).
Pada sumbu-y benda diam maka:
wy = w cos 30°
wy= (50)(1/2Ö 3 )
wy = 25 √3 N. atau
wy= 43,3 N
Pada sumbu-y benda posisi diam, maka
ΣFy=0
N – wy = 0
Sehingga diperoleh
N – wy = 43,3 N.
Soal 3
Sebuah kelapa mempunyai massa 2 kg. Berapakah berat kelapa, jika percepatan gravitasi di tempat itu 9,8 m/s2?
Jawaban:
Untuk mencari berat benda, gunakan persamaan:
w = mgw = 2 kg × 9,8 m/s2
w = 19,6 N
Jadi, berat kelapa tersebut adalah 19,6 N.
Soal 4
Jika benda ini diam, carilah besar dan arah gaya gesek !
Jawaban:
mA = 4 kg
mB = 5 kg
WA = m . g
= 4 x 10
= 40 N
WB = m . g
= 5 x 10
= 50 N
Soal 5
Seorang astronout ketika ditimbang di bumi beratnya 588 N. Berapakah berat astronot tersebut jika ditimbang di bulan yang mempunyai percepatan gravitasi 1/6 kali gravitasi bumi?
Jawaban:
mbumi = mbulan
wbumi/gbumi = wbulan/gbulan
wbulan = (wbumi × gbulan)/gbumi
wbulan = (558 × 1/6 × gbumi)/gbumi
wbulan = 98 N
Jadi, berat astronot di bulan adalah 98 N.