Cara Mencari Gaya Normal dengan Mudah, Lengkap Pengertian dan Pembahasannya

Jika terbiasa mendengar kata gaya, pasti yang terlintas dalam pikiran adalah benda tersebut antara mengalami gaya gesek atau yang lebih mudah adalah benda tersebut memiliki gaya. Yang mempengaruhinya untuk bekerja.

Adapun pengertian gaya gesek, yaitu saat benda tersebut bergerak. Sedangkan, pada gaya normal, yaitu ketika benda tersebut diam. Dalam pengertian lain gaya normal adalah gaya yang bekerja pada benda saat benda bersentuhan dengan suatu bidang dan arahnya selalu tegak lurus dengan bidang tersebut.

Jadi, gaya normal adalah gaya pada suatu bidang bidang dengan arah tegak lurus dari bidang tersebut. Jika suatu benda ada pada suatu permukaan, dan nggak ada gaya lain dari luar, alias dalam keadaan diam, besar gaya normal sama dengan gaya berat bendanya.

Rumus Gaya Normal
Gaya normal sebetulnya tidak ada rumus yang khusus, seperti gaya yang lainnya. Karena gaya normal ini merupakan reaksi. Intinya, reaksi dari gaya berat (w) menuju inti Bumi. Oleh karena itu, satuan gaya normal adalah Newton atau N.

Oleh karena itu, gaya normal sebenarnya sama dengan gaya berat, dan rumus gaya normal bisa diartikan sebagai berikut:
N = W
N = W = m.g

Keterangan:
N = gaya normal (N)
W = gaya berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)

Sebagai catatan, berdasarkan informasi dari Britannica (2021), percepatan gravitasi Bumi kita sebenarnya sekitar  9,78 m/s² hingga 9.83 m/s². Namun, untuk memudahkan penghitungan, biasanya percepatan gravitasi Bumi dianggap 10 m/s² pada soal-soal sekolah.

Rumus gaya normal tak hanya di atas. Terbagi menjadi tiga kondisi apabila gaya tersebut pada bidang horizontal, bidang miring dan bidang vertikal. Simak lebih lanjut:

1. 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

2. 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 diproyeksikan 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

3. 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

Contoh
Contoh Soal 1
Sebuah kotak penyimpanan dengan massa 4 kg diletakkan di atas lantai dengan keadaan diam. Jika besar percepatan gravitasi 10 m/s², berapa gaya normal benda tersebut?

Diketahui:
massa (m) = 4 kg, sedangkan percepatan
gravitasi (g) = 10 m/s²
Ditanya: gaya normal (N)

Jawab:
N = m.g
N = 4 kg x 10
= 40 N
Jadi, besar gaya normal yang bekerja pada benda tersebut adalah 40 N.

Contoh Soal 2
Ada sebuah kardus dengan massa 3 kg diletakkan di atas lantai dengan keadaan diam. Berapa gaya normal benda tersebut?

Pembahasan:
Diketahui bahwa,
massa (m) = 3 kg, sedangkan percepatan;
gravitasi (g) = 10 m/s². Ditanya gaya normal (N)

N = W = m.g
W = m.g

W = 3 kg x 10
= 30 N

W = N
= 30 N

Berarti, gaya normal yang bekerja pada benda tersebut adalah 30 N.

(alvain shinta/n)