GAYA NORMAL DALAM KAITAN HUKUM II NEWTON

•●•● Gaya Normal dalam Kaitan Hukum II Newton ●•●•

Pada topik sebelumnya, kalian telah belajar tentang hukum II Newton. Jika resultan gayanya tidak nol, maka kecepatan benda akan berubah. Hal ini menimbulkan percepatan (kecepatan yang berubah tiap satuan waktu). Salah satu komponen resultan gaya dalam kaitan dengan hukum II Newton adalah gaya normal. Masih ingat kan pengertian gaya normal? Gaya normal adalah gaya yang timbul karena dua buah benda saling bersentuhan. Arah gaya normal tegak lurus terhadap bidang sentuh.
        Pada topik ini, kalian akan belajar tentang gaya normal yang terjadi ketika sebuah benda berada dalam kerangka dipercepat, dimana besarnya gaya normal tidak lagi sama dengan gaya berat benda. Namun, akan menyesuaikan keadaan total sistem yang terjadi pada benda. Perlu diingat juga bahwa gaya normal dalam kerangka hukum II Newton harus berada dalam kondisi kerangka acuan inersia. Oleh karena itu, dalam penyelesaian kasus di dalamnya, perlu ditentukan sebuah kerangka inersia untuk menghubungkan gaya normal dengan hukum II Newton.

        Salah satu peristiwa yang melibatkan gaya normal dalam kerangka dipercepat adalah saat seseorang berada di dalam sebuah lift yang bergerak (ke atas ataupun ke bawah). Kerangka acuannya adalah orang yang berada di luar lift.
Gaya berat orang (w), menekan lantai lift sehingga lift memberikan gaya kontak ke atas (gaya normal F_N). Gaya-gaya yang bekerja pada orang dirumuskan sebagai berikut.
∑F=W+FN 

Apabila massa lift diabaikan dan lift bergerak ke atas dengan percepatan a, maka:

∑F=W+FN 
ma=W+FN 
ma=−mg+FN 
FN=mg+ma 
FN=m(g+a) 

Saat lift bergerak ke atas, berat orang di dalamnya akan terasa semakin besar, sehingga lantai lift memberikan reaksi sebesar F_N = m(g + a). Apabila seseorang berdiri di atas timbangan yang ada di dalam dalam lift, maka orang tersebut akan melihat skala yang lebih besar sehingga seolah-olah beratnya bertambah. Hal ini diakibatkan oleh adanya konsep massa semu saat sebuah benda mengalami percepatan arah vertikal.
Jika lift bergerak ke bawah dengan percepatan a, maka:

∑F=W+FN 
ma=W+FN 
−ma=−mg+FN 
FN=m(g−a) 

        Saat lift bergerak ke bawah dan massa lift diabaikan, berat orang di dalamnya terasa semakin berkurang, sehingga lift memberikan reaksi yang lebih kecil, yaitu F_N = m(g - a). Apabila, seseorang menimbang beratnya di dalam lift, maka orang tersebut akan melihat skala yang lebih kecil, beratnya seolah-olah berkurang. Apa yang terjadi bila kabel lift tiba-tiba putus?
        Apabila kabel lift putus, maka lift akan bergerak ke bawah dengan percepatan g, di mana reaksi lantai lift F_N = 0. Hal ini menunjukkan bahwa orang tersebut tidak memiliki berat atau melayang (tidak berpijak di lantai). Selain itu, penyebab orang melayang juga disebabkan oleh sifat kelembaman benda, yaitu benda ingin mempertahankan posisinya yang semula. Apabila percepatan lift ke bawah lebih besar dari percepatan gravitasi, maka berat orang akan negatif. Akibatnya, orang akan menempel pada atap lift.

Contoh soal

Seorang penghuni apartemen bermassa 55 kg masuk ke dalam lift. Apabila lift bergerak ke atas dengan percepatan 5 m/s², maka berapa perkiraan gaya normal yang dialami oleh orang tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
m = 55 kg
a = 5 m/s²
Ditanyakan: F_N?
Jawab:
FN=m(g+a) 
FN=55(10+5) 
FN=825 
N
Jadi, gaya normal yang dialami oleh orang tersebut adalah 825 N.

Untuk mengasah pemahaman kalian tentang gaya normal kaitan hukum II Newton, kerjakan soal-soal yang telah tersedia. Selamat belajar!!

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share

Sign up here with your email