Gaya Normal :

Fisika classic (Hukum gerak Newton)

Hallo semua apa kabar, semoga kalian baik baik saja ya, kali ini kita akan belajar salah satu dari bagian Hukum gerak newton yaitu tentang gaya normal, sebelum kita belajar coba kalian perhatikan gambar berikut...

haha gaada yang aneh kan, sudah jelas buku itu di atas meja, namun coba lihat yang ini..

saat mimin taruh pada ketinggian yang sama seperti ketinggian meja pada gambar pertama, namun buku tersebut malah jatuh ke bawah, kenapa? tentu kita semua tahu karena tidak ada meja yang berada di bawah buku untuk menahannya agar tidak jatuh ke bawah

kita tahu bahwa semua benda yang ada di bumi akan jatuh atau tertarik ke pusat bumi, ini semua disebabkan oleh yang namanya gravitasi bumi, maka kalian bisa lihat semua benda pasti akan jatuh ke bawah saat tidak ada gaya luar lain yang mempengaruhinya

gravitasi bumi adalah suatu gaya yang dilakukan bumi untuk menarik benda disekitarnya agar menuju ke pusat bumi, simpel kan, kita sudah tahu itu dari dulu, namun kenapa meja tersebut bisa membuat buku tidak jatuh kebawah sedangkan saat kita tidak letakkan meja dibawahnya malah jatuh,oke kita kali ini akan mempelajari dan mengamati kenapa buku ini tidak jatuh atau tertarik gravitasi lagi

jadi jika kalian tahu, benda atau objek yang berada di bawah buku (meja) memberi gaya dorong ke atas yang sama dengan beratnya agar gaya yang bumi kerjakan pada buku tersebut jadi hilang, maka mengakibatkan total resultan gaya pada benda sama dengan nol

kita tahu jika resultan gaya sama dengan nol maka sesuai degan hukum 1 newton benda tersebut tidak bergerak,untuk persamaan matematikanya kita bahas nanti, terus gaya apa yang sedang terjadi pada benda tersebut hingga benda itu hilang gaya gravitasinya?

gaya tersebut yang di namakan gaya normal,maka terdapat dua gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya berat (W) kebawah dan gaya normal (N) keatas, perlu kalian ketahui juga kalau gaya normal terjadi tidak selalu sejajar dengan sumbu gravitasi bumi lo, sebenarnya setiap ada 2 benda yang bersinggungan atau saling bersentuhan akan menghasilkan gaya normal dan arah gaya normal selalu tegak lurus dengan permukaan bidang sentuh

namun perlu diperhatikan, bahwa gaya normal dan berat benda berada pada satu bidang yang sama, namun arahnya saja yang berlawanan dengan memiliki besar gaya yang sama, jadi dapat disimpulkan gaya normal dan gaya berat bukan termasuk gaya aksi-reaksi seperti pada hukum 3 newton

oke sekarang kita akan membahas bagaimana cara menghitung persamaan matematika dari gaya normal, namun sebelum menghitungnya kita harus bisa menentukan arahnya terlebih dahulu kita tahu dalam materi dinamika harus menentukan arah gayanya terlebih dahulu, oke cara menentukan arahnya cukup mudah

seperti yang sudah kita tahu tadi, gaya normal selalu tegak lurus dengan permukaan bidang, maka jika bidang sentuh antar dua benda horizontal, maka arah gaya normalnya adalah vertikal

sebaliknya jika bidang sentuhnya vertikal, maka arah gaya normalnya horizontal,namun jika bidang sentuhnya miring maka gaya normalnya tegak lurus terhadap kemiringan benda tersebut, ilustrasinya bisa kalian lihat pada gambar di bawah ini...

jadi kalian sudah bisa menentukan arah dari gaya normal ?, kita bisa lanjut mencari persamaanya

Persamaan gaya Normal pada bidang Horizontal

kalian perlu meninjau kembali resultan gaya pada sumbu x dan y, kita tahu pada benda pertama dalam keadaan diam dan posisinya horizontal, maka kita tinjau resultan gaya pada sumbu y dan x, pada sumbu x tidak ada gaya yang bekerja, namun pada sumbu y terdapat dua gaya yang bekerja yaitu gaya normal dan berat benda maka persamaanya akan seperti ini

Resulta gaya pada sumbu X

ΣFx = 0

Resultan gaya pada sumbu Y

ΣFy = 0

W - N = 0 (kalian pindah ruas n kiri ke kanan)

W = N

maka dapat di simpulkan berat benda sama dengan gaya normal hingga total gaya yang bekerja pada benda menjadi nol, sesuai hukum 1 newton saat resultan gaya pada materi sama dengan nol (0) maka benda tersebut tidak bergerak

ini adalah persamaan gaya yang bekerja pada gambar pertama yang membuktikan bahwa buku pada bagian pertama tebukti tidak jatuh ke bawah saat di letakkan di atas meja

Persamaan gaya Normal pada bidang miring

Tentu sama seperti tadi kalian perlu meninjau sumbu X dan sumbu Y, namun untuk kasus bidang miring ini agak berbeda, karena gaya normal dan berat benda bekerja pada benda membentuk sudut sesuai dengan kemiringan sudut pada bidang

jika di proyeksikan maka sumbu X dengan sudut a maka menjadi X cos a dan X sin a, pada sumbu Y dengan sudut a menjadi Y sin a dan Y cos a

seperi gambar di atas kita bisa lihat kedua sudut a itu sama besar, kemudian kita lihat arah berat (W) berada pada sumbu Y

kita tinjau arah dengan menggunakan vektor, lihat arah panah pada cos a, kenapa bisa menjadi cos a, kalian lihat ada sudut di antara garis w dan w cos a bukan

dimana sesuai dengan rumus vektor saat ada garis yang berdekatan dengan sudut maka garis tersebut akan bernilai cos dan sebaliknya jika tidak berdekatan dengan sudut akan bernilai sin, itulah kenapa w bisa bernilai w sin a dan w cos a, setelah kita menentukan arah pada sumbu kita bisa meninjau dan menghitung persamaanya

Resultan gaya pada sumbu X

berbeda dari yang pertama, benda bergerak pada sumbu X karena ada gaya yang bekerja yaitu berat ke bawah (gaya gesek di abaikan) maka

ΣFx = ma

W sin a = ma

Resultan gaya pada sumbu Y

karena benda tidak bergerak pada sumbu Y maka

ΣFy = 0

N - W cos a = 0

N = W cos a

maka dapat disimpulkan bahwa besar gaya normal sama dengan berat dikali (cos besar sudut)

Persamaan gaya normal pada bidang vertikal

berbeda dari benda yang pertama dan kedua gaya normal pada benda ini horizontal, kita tinjau dulu arah gaya terhadap sumbu, sama seperti sebelumnya

Resultan gaya pada sumbu x

tidak ada gerak pada sumbu x maka

ΣFx = 0

N = 0

maka gaya normal yang bekerja pada benda dalah nol

Resultan pada sumbu Y

kita dapat lihat permukaan bidang berada pada posisi vertikal maka W jatuh bebas ke bawah dan gaya Normal berada pada posisi horizontal dimana tegak lurus terhadap permukaan bidang maka prsamaannya

ΣFy = ma

W = ma

pada benda ini gaya normalnya bernilai nol, karena benda tersebut tidak bergerak pada posisi horizontal, namun bergerak pada posisi vertikal, sehingga gaya pada sumbu Y hanya berat bendanya saja

namun perlu kalian perhatikan bahwa persamaan gaya normal pada benda benda diatas terdapat pada 3 kondisi berbeda yaitu vertikal, horizontal dan bidang miring namun gaya normal bisa terjadi pada banyak kondisi dan juga mengikuti gaya gaya luar yang mempengaruhi benda tersebut, jadi kalian harus pintar menguraikan arah gaya normal dari kondisi kondisi yang berbeda beda

jika kalian masih bingung cara menentukannya maka kalian perhatikan saja langkah langkah berikut...

Tentukan arah gaya dan buat garis gaya-gaya yang bekerja pada benda...

perhatikan benda bergerak pada sumbu X atau sumbu Y, jika tidak bergerak maka resultan gaya tidak ada namun jika benda bergerak resultan gaya adalah massa (m) dikali percepatan (a)

Kemudian tentukan dan tulis gaya-gaya yang bekerja pada sumbu X dan sumbu Y

tentukan resultan di setiap sumbu X dan sumbu Y

kemudian lihat berapa hasil gaya normal yang kalian peroleh sesuai perhitungan dengan kondisi benda yang kalian cari

untuk awal-awal mungkin memang agak susah namun kalian bisa terus latihan dengan mencoba mengerjakan soal soal, kami yakin kalian semua akan bisa menguasai dengan cepat, tetap berusaha dan optimis, sekian pembelajaran kali ini semoga kalian faham ya, sampai jumpa di pertemuan pada materi lainya dada👋