Gaya normal adalah gaya yang bekerja dibidang yang bersentuhan antara dua permukaan suatu benda yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang yang disentuh. Gaya normal merupakan salah satu gaya yang diimbangi dengan gaya berat, sehingga jika suatu benda ada pada bidang datar (contohnya meja) tanpa adanya gaya luar, maka benda tersebut ada diposisi tanpa merusak suatu bidang yang ditempatinya.
Gaya normal dilambangkan dengan N. Untuk mengetahui lebih lengkap tentang gaya normal, dibawah ini merupakan penjelasan lengkap tentag pengertian gaya normal, rumus gaya normal, contoh soal gaya normal.
Pengertian Gaya Normal
Sebelum mengetahui pengertian dari gaya normal, ada baiknya perhatikan terlebih dahulu ilustrasi dibawah ini menggunakan Hukum II Newton. Pada ilustrasi dibawah ini, dari Hukum II Newton menggambarkan bahwa resultan gaya pada sebuah benda yang tetap diam adalah Nol. Pada buku terdapat gaya lain untuk mengimbangi gaya gravitasi. Untuk sebuah buku yang diam diatas meja, maka meja akan memberikan gaya ke atas. Meja akan sedikit tertekan dibawah buku akibat gaya berat dan elasitasnya, meja tersebut mendorong buku ke tas seperti pada gambar ilustrasi.
Gaya keatas yang diberikan meja terhadap buku disebut dengan gaya sentuh karena terjadi pada dua benda yang bersentuhan. Ketika gaya sentuh memiliki arah tegak lurus terhadap permukaan bidang sentuh, maka gaya ini disebut dengan gaya normal (N).
Dari penjelasan diatas, dapat disimpulkan jika pengertian Gaya Normal adalah gaya yang bekerja pada bidang yang bersentuhan antar dua permukaan yang arahnya selalu tegak lurus dengan bidang sentuh.
Gaya Normal dilambangkan dengan N dan satuan sistem internasioal kgm/s2 atau Newton.
Berdasarkan ilustrasi gambar diatas, terdapat dua gaya pada buku yang diletakkan di atas meja, yaitu gaya normal (N) yang berasal dari meja dan gaya berat (w). Kedua gaya tersebut memiliki besar yang sama namun berlawanan arah sehingga membentuk keseimbangan pada buku.
Baca Juga : Efek Rumah Kaca dan Penjelasannya
Cara Penggambaran Gaya Normal
Gaya normal selalu tegak lurus dengan bidang sentuh. Jika bidang sentuh antara dua benda adalah horizontal, maka arah gaya normal adalah Vertikal. Dan sebaliknya, jika bidang antara dua benda adalah vertikal, maka arah gaya normal adalah horizontal. Jika bidang sentuh miring, maka arah gaya normal juga miring.
Cara untuk menggambarkan gaya normal, pangkal, atau titik tangkap vektor dimulai dari titik dimana dua permukaan benda bersentuhan kemudian tarik garis tegak lurus melalui pusat benda tersebut. Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini:
Khusus pada bidang sentuh vertikal, benda harus diberi gaya F untuk menekan benda agar tidak jatuh. Pada keadaan ini, gaya normal N akan terjadi dengan besarnya sama dengan F dan arahnya tegak lurus dengan bidang sentuh atau berlawanan arah dengan F. Meskipun gaya F dan N sama besar dan arah berlawanan, tapi kedua gaya ini bukan termasuk pasangan gaya aksi reaksi Hukum III Newton karena kedua gaya tersebut bekerja pada benda yang sama.
Baca Juga : Pengertian Pencemaran Tanah dan Penjelasannya
Rumus Gaya Normal
Rumus gaya normal di tentukan menggunakan Hukum II Newton tentang gerak. Berdasarkan ketentuan jika benda diam, maka nilai percepatannya adalah nol (a = 0). Sebaliknya, jika benda bergerak maka percepatannya adalah tetap (a = konstan) atau benda benda mengalami Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).
Berdasarkan gambar gaya normal pada benda yang terletak di bidang datar horizontal, bidang miring dan bidang vertikal di atas, maka persamaan gaya normal benda tersebut adalah sebagai berikut:
Rumus Gaya Normal Bidang Horizontal
Jika benda diam di bidang horizontal, maka gaya yang bekerja hanya ada dua, yaitu gaya berat dan gaya normal. Kedua gaya tersebut saling berlawanan dalam arah vertikal (sumbu Y), sedangkan dalam arah horinzontal (sumbu X) tidak ada gaya yang bekerja. Rumus gaya normal pada bidang horizontal dirumuskan dengan HUkum II Newton sebagai berikut:
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = 0
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFY = ma
N – w = ma → karena tidak terjadi gerak pada arah vertikal maka a = 0,
N – w = 0
N = w
Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang terletak diam pada bidang horizontal adalah sebagai berikut
N = w
Baca Juga : Pengertian Pencemaran Udara dan Penjelasannya
Rumus Gaya Normal Bidang Miring
Pada bidang miring, gaya normal dan gaya berat bekerja pada sebuah benda dan membentuk sudut terkecil yang memiliki besar sama dengan sudut kemiringan bidang. Jika garis normal diasumsikan sebagai sumbu Y, garis kemiringan adalah sumbu X dan sudut kemiringan bidang adalah α maka vektor gaya berat dapat dproyeksikan terhadap sumbu X dan sumbu Y tersebut.
Hasil proyeksi (penguraian vektor) gaya berat w adalah w sin α pada sumbu X dan w cos α pada sumbu Y. Berdasarkan hal tersebut, rumus gaya normal dapat ditentukan menggunakan Hukum II Newton sebagai berikut:
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = ma
w sin α = ma
Resultan gaya pada sumbu Y
ΣFY = ma
N
N – w cos α = 0
N = w cos α
Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang terletak pada bidang miring adalah sebagai berikut
N = w cos α
Baca Juga : Pengertian Perubahan Iklim dan Penjelasannya
Rumus Gaya Normal Bidang Vertikal
Jika suatu benda ditekan dengan gaya sebesar F dibidang vertikal (contoh dinding), maka rumus gaya norma benda ditentukan dengan Hukum Newton kedua. Berikut penjelasannya.
Resultan gaya pada sumbu Y
Pada sumbu Y tidak ada resultan gaya, karena yang bekerja hanya gaya berat saja.
w = mg
Resultan gaya pada sumbu X
ΣFX = ma
F – N = ma → karena tidak terjadi gerak pada arah horizontal maka a = 0,
F – N = 0
N = F
Dengan demikian rumus gaya normal suatu benda yang ditekan pada bidang vertikal adalah sebagai berikut
N = F
Rumus rumus gaya normal diatas merupakan contoh rumus gaya normal pada tiga kondisi yaitu pada bidang horizontal, bidang miring dan bidang vertikal. Selain rumus diatas, masih ada banyak kondisi dan keadaan lain yang di setiap kondisinya memiliki gaya normala yang berbeda-beda.
Baca Juga : Fluida Statis Dinamis dan Penjelasannya
Contoh Soal Gaya Normal
Soal 1:
Sebuah kotak diletakkan diatas meja dengan massa 2kg. Jika besar gaya gravitasi 10 m/s², hitunglah besar gaya normal pada kotak tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
m = 2kg
g = 10m/s²
Penyelesaian:
∑Fy = ma
N-W = ma
N-W = 0
N = W
N = mg
N = 2.10
N = 20 N
Jadi gaya normal yang bekerja adalah sebesar 20 N
Soal 2:
Diketahui sebuah massa sebuah balok = 4 kg, percepatan gravitasi = 10 m/s2, sudut = 30º. Besar dan arah gaya normal (N) yang bekerja pada balok adalah…
Pembahasan:
Diketahui:
∑Fy = ma
W = mg
W = 40 N
Wx = W sin 30
Wx = 40 ½ = 10N
Wy = W cos 30
Wy = 40 ½ √3 = 20√3 N
Gaya normal adalah gaya yang tegak lurus dengan bidang
Wy adalah gaya yang tegak lurus dengan bidang
Jadi gaya normal pada sistem ini sebesar 20√3 N
Baca Juga : Pengertian Fluks Magnetik dan Penjelasannya
Demikian artikel mengenai Pengertian Gaya Normal dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.