Gaya Normal – Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

Sobat Zenius, gimana nih perjalanan elo belajar Dinamika Partikel & Gravitasi di SMA? Pastinya ketemu lagi sama Om Isaac Newton ya.

Baca Juga: Newton, Penemu Teori Gravitasi yang Benci Konfrontasi

Ketika elo belajar tentang  Dinamika Partikel & Gravitasi, elo pasti mulai deh menemui berbagai macam gaya yang didapatkan dari aplikasi hukum Newton.

Di artikel kali ini, gue mau ngebahas salah satu gaya yang paling umum pada Fisika, yaitu gaya normal.

Sebelum membahas lebih dalam soal gaya yang satu ini, sebaiknya elo paham dulu sama yang namanya Hukum Newton I, II, dan III. Oleh karena itu, gue saranin elo baca artikel di bawah ini ya.

Baca Juga: Materi Lengkap dan Contoh Soal Hukum Newton 1, 2, 3

Nah, sekarang, kita langsung saja ya mulai bahas apa itu gaya normal, dari pengertian, rumus, contoh, hingga contoh soalnya.

Pengertian Gaya Normal

Sobat Zenius, ketika suatu benda ada kontak dengan benda atau permukaan lainnya, akan ada yang namanya gaya kontak, karena adanya desakan.

Nah, gaya kontak sendiri, ada yang namanya gaya normal dan gaya gesek. Bedanya apa? Kalo gaya gesek, bendanya itu bergerak. Sedangkan, pada gaya normal, bendanya itu diam.

Nih, coba elo lihat kardus yang kesepian sendirian ini.

Seperti pada pembahasan soal Zenius, gaya normal adalah “… gaya yang bekerja pada benda saat benda bersentuhan dengan suatu bidang dan arahnya selalu tegak lurus dengan bidang tersebut.”

Jadi nih, kalo kita lihat box kardus di ilustrasi tadi, box tersebut kan diletakkan di atas lantai ya. Nah itu ada kontak langsung, antara box dan permukaan lantai. Dari situ, ada gaya normal, gaya yang bikin box tersebut bisa diam berdiri tegak lurus di permukaan lantai.

Jadi, kalau kita simpulkan, pengertian 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. Nah, itulah apa yang dimaksud dengan gaya normal.

Lalu, apa beda gaya normal dengan gaya berat? Dari pembahasan sebelumnya, Sobat Zenius sudah tahu bahwa gaya normal itu gaya tegak lurus pada benda yang bersentuhan (ada kontak).

Nah, kalo gaya berat, itu merupakan gaya tarik Bumi dari inti Bumi pada suatu benda. Ketika benda diam, gaya normal bernilai sama dengan gaya berat ini.

Baca Juga: Dinamika Partikel dan Hukum Newton – Materi Fisika Kelas 10

Selanjutnya, kita bahas rumus gaya normal ya.

Rumus Gaya Normal

Sebenarnya nih, Sobat Zenius, gaya normal nggak ada rumus yang gimana-gimana karena dia 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 digambarkan 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.

Untuk mempermudah pemahaman kita akan gaya normal, kita bahas beberapa contoh gaya normal pada permukaan yang berbeda, yuk.

Contoh Gaya Normal

Berikut ini contoh gaya normal pada permukaan horizontal, vertikal, dan miring.

Gaya Normal pada Permukaan Horizontal

Singkatnya, pada benda diam di permukaan horizontal, ada dua gaya saja yang ada, yaitu gaya berat dan gaya normal, yang saling berlawanan.

Selain itu, gaya normal di sini sama dengan gaya berat, karena nggak ada dorongan atau gaya lain yang berpengaruh.

Oleh karena itu, rumus gaya normal pada situasi ini bisa dituliskan sebagai rumus di atas tadi, yaitu N = W, di mana W = m.g.

Gaya Normal pada Permukaan Vertikal

Bayangkan, ada benda yang ditekan ke tembok vertikal, dengan gaya F. 

Gimana nih cara mencari gaya normalnya? Dari ilustrasi tersebut, kita bisa lihat, gaya normal (N) berlawanan dengan gaya yang diberikan (F), kan?

Nah, dari situ, kita bisa tahu bahwa N=F, atau gaya normal sama dengan gaya yang diberikan.

Pertanyaannya, kok bisa sih nemu rumus N=F? Jawabannya, dengan mengaplikasikan Hukum II Newton. Untuk penjelasan bagaimana Hukum II Newton digunakan untuk menemukan rumus tersebut, elo bisa tonton di sini.

Gaya Normal pada Permukaan Miring

Sobat Zenius, dari ilustrasi gaya normal pada permukaan miring di atas, elo bisa lihat, ada sudut  terkecil yang terbentuk, yang kita anggap x.

Kita anggap garis normal, yang tegak lurus dengan kardus tersebut, sebagai sumbu Y. Sedangkan, garis yang sejajar dengan garis kemiringan, kita anggap sumbu x.

Kemudian, dengan Hukum II Newton, ditemukan bahwa N= w cos x. 

Penasaran gimana kita bisa tahu rumus N = w cos x dari Hukum II Newton? Tonton penjelasannya di sini.

Baca Juga: Aplikasi Contoh Hukum Newton 1, 2, dan 3 dalam Keseharian

Contoh Soal Gaya Normal

Contoh Soal 1

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

Pembahasan:

Kita tahu 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.

Contoh Soal 2

Ada sebuah kotak hadiah dengan massa 10 kg, yang diletakkan pada sebuah permukaan miring dengan sudut 20º. Apabila percepatan gravitasi adalah 10 m/s², berapakah besar dan bagaimana arah gaya normal kotak tersebut?

Pembahasan:

Kita tahu bahwa massa kotak (m) = 10, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s², dan kemiringan sudut (x) = 30º. 

W = m.g

W = 10 kg x 10 = 100 N

Rumus untuk gaya normal pada permukaan miring → N= w cos x

Kita tahu bahwa x adalah 30º, dan seperti yang sudah kita pelajari pada trigonometri Matematika, cos 30º adalah .

Jadi gaya normal benda tersebut adalah 50√3 N.

*********

Oke Sobat Zenius, itulah pembahasan singkat mengenai gaya normal. Kalo elo ingin mempelajari gaya normal dan materi pelajaran Fisika lainnya dengan lebih dalam dan asyik, coba deh tonton video persiapan UTBK Zenius dan akses soal-soalnya.

Pastikan elo log in akun Zenius elo ya supaya bisa akses video dan soalnya. Sampai di sini dulu artikel kali ini, dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!

Belum Siap Maju ke Medan Pertempuran UTBK? #GantiCaraBelajar Lo Sekarang Juga!

Referensi

Dinamika Partikel dan Hukum Newton – Materi Fisika Kelas 10 – Zenius (2022)

gravity – Britannica (updated 2021)

Video Materi Gaya Normal – Zenius (n.d.)