Tentukan gaya yang bekerja pada benda m jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m s²

Gaya Normal adalah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antara dua permukaan benda, yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Lambang gaya normal adalah N dan satuan Sistem Internasionalnya adalah kgm/s2 atau Newton.

Rumus Gaya Normal

Rumus gaya normal dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum II Newton tentang gerak, dengan ketentuan jika benda diam, maka nilai percepatannya adalah nol [a = 0]. Sebaliknya jika benda bergerak maka percepatannya adalah tetap [a = konstan] atau benda mengalami gerak lurus berubah beraturan [GLBB]. Dari gambar gaya normal pada benda yang terletak pada bidang datar horizontal, bidang miring dan bidang vertikal di atas, maka persamaan gaya normal pada benda tersebut adalah sebagai berikut.

#1 Rumus Gaya Normal Pada Bidang Horizontal

Rumus gaya normal suatu benda yang terletak diam pada bidang horizontal adalah sebagai berikut

#2 Rumus Gaya Normal Pada Bidang Miring

Rumus gaya normal suatu benda yang terletak pada bidang miring adalah sebagai berikut

#3 Rumus Gaya Normal Pada Bidang Vertikal

Rumus gaya normal suatu benda yang ditekan pada bidang vertikal adalah sebagai berikut

Rumus-rumus gaya normal di atas adalah contoh gaya normal pada tiga kondisi yaitu pada bidang horizontal, bidang miring dan bidang vertikal. Sebenarnya masih banyak kondisi atau keadaan lain yang tiap-tiap kondisi memiliki rumus gaya normal yang berbeda.

Contoh Soal Gaya Normal dan Jawabannya

1. Sebuah balok diam di atas permukaan bidang datar. Massa balok sebesar  2 kg, percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Besar dan arah gaya normal adalah...

Pembahasan:

Diketahui:

m = 2 kg

g = 10 m/s2

Ditanyakan: besar dan arah gaya berat [w]
Jawab:

Perhatikan gambar diagram gaya yang bekerja pada balok di bawah ini.

Karena balok dalam keadaan diam, maka pada arah vertikal [tegak lurus] berlaku persamaan sebagai berikut:

ΣFY = 0

N  w = 0

N = w

N = mg

N = [2 kg][10 m/s2]

N = 20 Newton

Dengan demikian besar gaya berat balok tersebut adalah 20 N dan arahnya ke atas tegak lurus bidang.

2. Sebuah balok bermassa 5 kg. jika g = 10 m/s2 maka tentukan gaya normal yang bekerja pada balok jika diam di atas bidang miring yang membentuk sudut 300 terhadap horisontal.

Jawab

Perhatikan gambar di atas. gaya-gaya pada balok dapat dilihat pada gambar tersebut. Balok dalam keadaan diam pada arah tegak lurus bidang berarti berlaku persamaan berikut.

ΣFY = 0

N  w cos α = 0

N  w cos 30o = 0

N  50 × ½ 3 = 0

N = 25 3 N

3. Perhatikan gambar berikut ini.

Kedua balok dalam keadaan diam. Massa balok 1 adalah = 1 kg, massa balok 2 adalah 2 kg, percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2. Besar gaya normal yang bekerja pada balok 1 dan balok 2 adalah...

Pembahasan:

Diketahui:

m1 = 1 kg

m2 = 2 kg

g = 10 m/s2

Ditanyakan: besar gaya normal yang dialami benda 1 dan 2.

Jawab:

Perhatikan gambar diagram gaya yang bekerja pada balok di bawah ini.

Untuk balok 1

Gaya vertikal yang bekerja pada balok atas adalah sebagai berikut.

ΣFY = 0

N1  w1 = 0

N1 = w1

N1 = m1g

N1 = [1][10]

N1 = 10 N

Dengan demikian, gaya normal yang dialami balok 1 sebesar 10 Newton.

Untuk balok 2

Gaya vertikal yang bekerja pada balok bawah adalah sebagai berikut.

ΣFY = 0

N2  w1  w2 = 0

N2 = w1 + w2

N2 = m1g + m2g

N2 = [m1 + m2]g

N2 = [1 + 2]10

N2 = [3][10]

N2 = 30 N

Dengan demikian, gaya normal yang dialami oleh balok 2 sebesar 30 Newton.

4. Suatu balok yang memiliki massa 2 kg dalam keadaan diam. Apabila pada balok diberi gaya tekan sebesar 10 N, berapakah besar gaya normal yang bekerja pada balok tersebut [besar pecepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2].

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 2 kg

F = 10 N

g = 10 m/s2

Ditanyakan: gaya normal yang bekerja pada balok.

Jawab:

Untuk dapat menjawab soal di atas dengan mudah, maka kamu harus menggambarkan garis-garis gaya yang bekerja pada balok tersebut. Perhatikanlah diagram gaya di bawah ini.

Resultan gaya dalam arah vertikal yang bekerja pada balok tersebut adalah sebagai berikut.

ΣFY = 0 [karena tidak terjadi gerak vertikal]

N  w  F = 0

N = w + F

N = mg + F

N = [2 × 10] + 10

N = 20 + 10

N = 30 N

Jadi, gaya normal yang bekerja pada balok tersebut adalah sebesar 30 Newton.

5. Pada sebuah balok yang diam diberi gaya tarik sebesar 10 Newton dan gaya tekan sebesar 20 Newton. Apabila massa balok tersebut adalah 1 kg dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, maka hitunglah gaya normal yang bekerja pada balok tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 1 kg

F1 = 10 N

F2 = 20 N

g = 10 m/s2

Ditanyakan: gaya normal [N]
Jawab:

Untuk lebih dapat memahami cara menyelesaikan soal tersebut, maka perhatikan diagram gaya yang bekerja pada balok berikut ini:

Berdasarkan diagram gaya di atas, maka resultan gaya yang bekerja pada balok tersebut adalah sebagai berikut.

ΣFY = 0 [karena tidak terjadi gerak vertikal]

N + F1  w  F2 = 0

N = [w + F2]  F1

N = [mg + F2]  F1

N = [[1 ×10] + 20]  10

N = [10 + 20]  10

N = 30  10

N = 20 N

Dengan demikian, gaya normal yang bekerja pada balok tersebut sebesar 20 Newton.

6. Balok bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam di atas sebuah bidang dengan sudut kemiringan sebesar 30o. Apabila besar percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, hitunglah gaya normal yang dialami balok tersebut!

Pembahasan:
Diketahui:

m = 2 kg

θ = 30o

g = 10 m/s2

Ditanyakan: gaya normal [N]

Jawab:

Garis-garis gaya yang bekerja pada balok tersebut ditunjukan seperti pada diagram di bawah ini.

Seperti yang telah diketahui dalam soal, balok berada dalam keadaan diam itu artinya tidak terjadi gerakan baik dalam arah sumbu-Y maupun sumbu-X. Karena kita akan menghitung besarnya gaya normal yang dialami balok, maka kita hanya fokus pada gaya-gaya yang bekerja pada sumbu-Y saja.

ΣFY = 0

N  wy = 0

N = wy

N = w cos θ

N = mg cos θ

N = [2][10][cos 30o]

N = 20 × ½3

N = 103 N

Dengan demikian, besarnya gya normal yang dialami oleh balok tersebut yang berada diam di atas bidang miring adalah sebesar 103 Newton.

Video yang berhubungan