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 pada kesempatan kali ini kita akan membahas mengenai bebebrapa contoh soal dan penyelesaian tentang gaya normal pada bidang miring, baik itu bidang miring licin maupun bidang miring kasar. Oleh karena itu silahkan kalian simak baik-baik contoh soal berikut 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 gambar di atas. gaya-gaya pada balok dapat dilihat pada gambar tersebut. Balok dalam keadaan diam pada arah tegak lurus bidang berarti berlaku persamaan = 0N – w cos α = 0N – w cos 30o = 0N – 50 × ½ √3 = 0N = 25 √3 N2. 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!PembahasanDiketahuim = 2 kgθ = 30og = 10 m/s2Ditanyakan gaya normal NJawabGaris-garis gaya yang bekerja pada balok tersebut ditunjukan seperti pada diagram di bawah 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 = 0N – wy = 0N = wyN = w cos θN = mg cos θN = 210cos 30oN = 20 × ½√3N = 10√3 N3. Balok A dan balok B terletak di atas permukaan bidang miring licin dengan sudut kemiringan 37°. Massa balok A 40 kg dan massa balok B 20 kg. Kemudian balok A didorong dengan gaya F sebesar 480 N seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Tentukan besar gaya normal, percepatan gerak kedua balok dan juga gaya kontak antara balok A dan balok = 40 kgmB = 20 kgF = 480 Nθ = 37°g = 10 m/s2Ditanyakan Gaya normal, percepatan dan gaya pertama adalah menggambarkan diagram gaya yang bekerja pada masing-masing balok secara terpisah untuk mempermudah membedakan gaya-gaya mana yang bekerja pada kedua balok. Perhatikan gambar di bawah adalah gaya aksi yang diberikan balok A kepada balok B, sedangkan FBA adalah gaya reaksi yang diberikan balok B kepada balok A. Kedua gaya tersebut merupakan gaya kontak yang besarnya sama. Lalu untuk menentukan besar percepatan kedua balok dan juga gaya kontak, kita tinjau persamaan gerak masing-masing balok menggunakan Hukum II Newton sebagai berikut.∎ Tinjau Balok AResultan gaya pada sumbu-YFY = maFY = 0NA – WA cos θ = 0NA = WA cos θNA = mA g cos θNA = 4010cos 37°NA = 4000,8NA = 320 NDengan demikian, gaya normal balok A sebesar 320 gaya pada sumbu-XFX = maF – wA sin θ – FBA = mAaF – mAg sin θ – FBA = mAa ............... Pers. Tinjau Balok BResultan gaya pada sumbu-YFY = maFY = 0NB – WB cos θ = 0NB = WB cos θNB = mB g cos θNB = 2010cos 37°NB = 2000,8NB = 160 NDengan demikian, gaya normal balok A sebesar 160 gaya pada sumbu-XFX = maFAB – wA sin θ = mBaFAB – mBg sin θ = mBaFAB = mBa + mBg sin θ ............... Pers. FAB = FBA, maka kita dapat mensubtitusikan persamaan ke dalam persamaan sebagai – mAg sin θ – mBa + mBg sin θ = mAaF – mAg sin θ – mBa – mBg sin θ = mAaF – mAg sin θ – mBg sin θ = mAa + mBaF – g sin θmA + mB = mA + mBaa = [F – g sin θmA + mB]/mA + mBa = [F/mA + mB] – g sin θ ............... Pers. mensubtitusikan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke dalam persamaan maka kita peroleh besar percepatan kedua balok sebagai = [480/40 + 20] – 10 sin 37°a = 480/60 – 100,6a = 8 – 6a = 2 m/s2Jadi, besar percepatan kedua balok adalah 2 m/s2. Untuk menentukan gaya kontak antara balok A dan B, kita subtitusikan nilai percepatan yang kita peroleh ke dalam persamaan sebagai = mBa + mBg sin θFAB = 202 + 2010sin sin 37°FAB = 40 + 2000,6FAB = 40 + 120FAB = 160 NDengan demikian, besar gaya kontak antara balok A dan balok B adalah 160 Sebuah balok yang massanya 6 kg meluncur ke bawah pada sebuah papan licin yang dimiringkan 30ᵒ dari lantai. Jika jarak lantai dengan balok 10 m dan besarnya percepatan gravitasi di tempat itu adalah 10 ms-2, maka tentukan gaya normal, percepatan dan waktu yang diperlukan balok untuk sampai di = 6 kgs = 10 mθ = 30ᵒg = 10 m/sDitanyakan Gaya normal, percepatan dan pertama untuk menyelesaikan soal yang berhubungan dengan dinamika gerak adalah menggambarkan skema ilustrasi soal beserta diagram gaya yang bekerja pada sistem seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah Hukum II Newton, resultan gaya yang bekerja pada benda dalam arah sumbu-X dan sumbu-Y adalah sebagai gaya pada sumbu-YFY = maFY = 0N – W cos θ = 0N = W cos θN = m g cos θN = 610cos 30°N = 601/2√3N = 30√3 NDengan demikian, gaya normal balok sebesar 30√3 gaya pada sumbu-XFX = maw sin θ = mamg sin θ = maa = g sin θ …………… Pers. Menentukan percepatanUntuk menentukan besar percepatan balok, subtitusikan nilai-nilai yang diketahui dalam soal ke persamaan sebagai = g sin θa = 10sin 30ᵒa = 100,5a = 5 m/s2jadi, balok tersebut meluncur ke bawah dengan percepatan sebesar 5 m/s2. Menentukan waktu untuk sampai di lantaiUntuk menentukan waktu yang diperlukan balok untuk mencapai lantai, kita gunakan rumus jarak pada gerak lurus berubah beraturan atau GLBB. Kenapa GLBB bukan GLB?.s = v0t + ½ at2karena tidak ada keterangan mengenai kecepatan awal, maka v0 = 0 sehinggas = ½ at2t2 = 2s/at = √2s/a …………… Pers. besar percepatan dan nilai yang diketahui dalam soal ke persamaan = √[210/5]t = √20/5t = √4t = 2 m/s2Dengan demikian, waktu yang diperlukan balok untuk sampai ke lantai adalah 2 Balok bermassa 20 kg berada di atas bidang miring licin dengan sudut kemiringan 30o. Jika Ucok ingin mendorong ke atas sehingga kecepatannya tetap maka berapakah gaya yang harus diberikan oleh Ucok dan besarnya gaya normal balok tersebut?Penyelesaianm = 20 kgg = 10 m/s2w = mg = 20 × 10 = 200 Nα = 30oGaya dorong Ucok F harus dapat mengimbangi proyeksi gaya berat. Lihat gambar di bawah ini. Balok bergerak ke atas dengan kecepatan tetap berarti masih berlaku hukum I Newton sehingga memenuhi persamaan = 0F – w sin 30o = 0F – 2001/2 = 0F – 100 = 0F = 100 NJadi, gaya yang harus diberikan pada balok agar balok bergerak dengan kecepatan tetap adalah sebesar 100 itu, gaya normal yang dialami balok tersebut adalah sebagai = 0N – W cos θ = 0N = W cos θN = m g cos θN = 2010cos 30°N = 2001/2√3N = 100√3 NDengan demikian, gaya normal balok sebesar 100√3 Sebuah peti kayu bermassa 60 kg didorong oleh seseorang dengan gaya 800 N ke atas sebuah truk menggunakan papan yang disandarkan membentuk bidang miring. Ketinggian bak truk tempat papan bersandar adalah 2 m dan panjang papan yang digunakan adalah 2,5 m. Jika peti bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2 dan g = 10 m/s2 maka tentukan gaya normal peti kayu dan koefisien gesek kinetis antara peti kayu dengan = 60 kgF = 800 Na = 2 m/s2tinggi bak y = 2 mPanjang papan r = 2,5 mg = 10 m/sDitanyakan Gaya normal dan koefisien gesek kinetikKetika peti berada di atas papan, diagram gaya-gaya yang bekerja dapat kalian lihat pada gambar berikut sudut kemiringan bidang tidak diketahui, maka kita perlu mengetahui panjang sisi-sisi bidang miring. Dari soal, panjang sisi yang belum diketahui adalah sisi horizontal atau bisa kita misalkan sebagai x. Dengan menggunakan Teorema Phytagoras, maka panjang x adalah sebagai = r2 – y2x2 = 2,52 – 22x2 = 6,25 – 4x2 = 2,25x = √2,25 = 1,5 mlangkah selanjutnya adalah kita tentukan resultan gaya yang bekerja pada sumbu-X dan sumbu-Y dengan menggunakan Hukum Newton sebagai Gaya pada Sumbu-YFY = maN – w cos θ = maKarena tidak terjadi gerak pada arah vertikal, maka a = 0 sehinggaN – w cos θ = 0N – mg cos θ = 0N = mg cos θN = mg x/rN = 60101,5/2,5N = 6003/5N = 360Dengan demikian, gaya normal yang dialami peti kayu adalah sebesar 360 Gaya pada Sumbu-XFX = maF – w sin θ – f = maF – mg sin θ – μkN = maF – mg sin θ – μkmg cos θ = maμkmg cos θ = F – mg sin θ – maμkmgx/r = F – mgy/r – makemudian kita masukkan nilai-nilai yang diketahui dari soal ke persamaan di = 800 – 60102/2,5 – 602360μk = 800 – 480 – 120360μk = 200μk = 200/360μk = 0,56Jadi, besar koefisien gesek kinetis antara peti kayu dengan papan adalah 0,56.