Fisika Edukasi

Pengertian

Gaya normal adalah gaya yang mencegah benda atau objek untuk 'jatuh' ke apapun yang didudukinya. Arah vektor gaya normal selalu tegak lurus ke permukaan yang bersentuhan / kontak dengan benda. Sebagai contoh, jika ada balok di atas lantai, maka dikatakan bahwa balok mengalami gaya normal yang diberikan oleh lantai; dan karena adanya gaya ini, balok tidak jatuh ke lantai. Arah gaya normal pada balok ke atas tegak lurus terhadap lantai. Gaya ini selalu bekerja tegak lurus terhadap permukaan tempat benda berada dan bertindak sebagai reaksi terhadap gaya berat sesuai dengan Hukum III Newton yang menyatakan bahwa "setiap aksi memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah." Jika sebuah benda diam di atas meja, gaya berat benda akan menariknya ke bawah menuju pusat bumi, sementara meja memberikan gaya reaksi ke atas yang disebut gaya normal untuk menyeimbangkan gaya berat tersebut. Besarnya gaya normal dalam kondisi benda diam dan permukaan datar dapat dihitung dengan rumus berikut.

Rumus

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) 

Namun, gaya normal tidak selalu sama dengan gaya berat, terutama jika permukaannya miring atau ada gaya lain yang bekerja pada benda. Pada bidang miring dengan sudut kemiringan θ, gaya normal yang bekerja lebih kecil dibandingkan gaya berat karena hanya merupakan komponen dari gaya berat yang tegak lurus terhadap permukaan. Dalam hal ini, gaya normal dirumuskan sebagai 

N = m × g × cos(θ)

Selain itu, jika ada gaya luar yang menekan benda ke permukaan atau menariknya ke atas, gaya normal akan bertambah atau berkurang tergantung pada arah gaya tersebut. Misalnya, jika seseorang menekan buku ke meja, gaya normal akan lebih besar karena ada tambahan gaya yang bekerja ke bawah. Sebaliknya, jika seseorang menarik benda ke atas dengan tali, gaya normal akan berkurang karena sebagian gaya berat benda dikompensasi oleh tegangan tali.

Gaya normal memiliki peran penting dalam berbagai fenomena fisika dan kehidupan sehari-hari. Misalnya, gaya gesek yang memungkinkan kita berjalan tanpa tergelincir bergantung pada gaya normal, karena gaya gesek dihitung berdasarkan rumus f = μ × N, di mana μ adalah koefisien gesek dan N adalah gaya normal. 

Contoh Soal

Ada sebuah kardus dengan massa 5 kg diletakkan di atas lantai dengan keadaan diam. Berapa gaya normal benda tersebut?

Jawab

• Diketahui

massa (m) = 5 kg

percepatan gravitasi (g) = 10 m/s² 

• Ditanyakan

Gaya normal (N)...?

• Penyelesaian

N = W = m.g

W = m.g

W = 5 kg x 10 = 50 N 

W = N = 50 N

Berarti, gaya normal yang bekerja pada benda tersebut adalah 50 N.

Dalam bidang teknik dan rekayasa, perhitungan gaya normal digunakan dalam desain jembatan, bangunan, dan kendaraan untuk memastikan kestabilan dan keamanan struktur terhadap berbagai beban yang bekerja. Pemahaman tentang gaya normal juga penting dalam dunia olahraga, seperti dalam perhitungan gaya yang bekerja pada kendaraan balap saat melewati tikungan atau gaya yang bekerja pada atlet saat melakukan lompatan. Dengan memahami konsep gaya normal, kita dapat lebih memahami bagaimana benda berinteraksi dengan permukaan dan bagaimana berbagai kekuatan dalam kehidupan sehari-hari saling mempengaruhi.