Kumpulan Rumus Gaya Normal Pada Dinamika Gerak Melingkar Lengkap 2

#3 Rumus Gaya Normal di Titik Tengah

Ketika benda mencapai titik C atau titik seimbang, maka gaya normal N dan gaya berat w arahnya saling tegak lurus. Karena gaya berat tidak bekerja pada arah radial (berhimpit dengan jari-jari lintasan), maka gaya normal ialah gaya tunggal yang berperan sebagai gaya sentripetal. Berdasarkan Hukum II Newton, maka persamaan gerak benda di titik ini yakni sebagai diberikut.

ΣFs = mas

N = mas

N = mv2/R

melaluiataubersamaini demikian, besarnya gaya normal di titik tengah untuk benda yang bergerak di dalam lintasan melingkar, sanggup dihitung dengan memakai rumus sebagai diberikut.

N

=

mv2/R

Keterangan:
N	=	Gaya normal (N)
m	=	Massa benda (kg)
v	=	Kecepatan linear (m/s)
R	=	Jari-jari lintasan (m)

#4 Rumus Gaya Normal di Titik Atas dengan Kemienteng Tertentu

Pada ketika benda berada di titik D yang membentuk sudut θ terhadap garis vertikal, maka diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda diperlihatkan ibarat pada gambar di atas. Untuk memahami konsep gerak pada titik ini, pertama gambar gaya normal yang arahnya sudah terang menuju sentra lingkaran.

Kemudian, lukis garis gaya berat dengan arah ke bawah menuju sentra gravitasi bumi. Nah, kini kalian cermati gambar di atas. Apabila perpantidakboleh garis gaya normal dijadikan sebagai sumbu-Y dan perpantidakboleh garis vektor v dijadikan sebagai sumbu-X, maka gaya berat w membentuk sudut sebesarθ terhadap sumbu-Y.

Karena gaya berat w membentuk sudut tertentu, maka gaya berat w harus diproyeksikan ke sumbu-X dan sumbu-Y sesuai dengan hukum proyeksi vektor sehingga dihasilkan wX dan wY seperti yang terlihat pada gambar di atas. Tahap selanjutnya yakni kita tinjau komponen gaya-gaya yang bekerja pada arah radial atau segaris dengan jari-jari lingkaran.

Berdasarkan gambar di atas, terlihat bahwa komponen gaya yang bekerja dalam arah radial yakni gaya normal N dan proyeksi gaya berat pada sumbu-Y yang disimbolkan dengan wY. Arah N dan wY sama-sama menuju sentra lingkaran, sehingga kedua gaya ini berharga positif. Menurut Hukum II Newton, persamaan gerak benda pada titik ini yakni sebagai diberikut.

ΣFs = mas

N + wY = mas

N = mas – wY 
kemudian kita lihat korelasi antara w dan wY. melaluiataubersamaini memakai konsep trigonometri, maka kita peroleh korelasi antara w dan wY sebagai diberikut.

Cos θ = wY/w

wY = w cos θ

melaluiataubersamaini demikian, persamaan gaya normal sebelumnya sanggup kita tulis ulang sebagai diberikut.

N = mas – w cos θ

N = mas – mg cos θ

N = mv2/R – mg cos θ

N = m(v2/R – g cos θ)

melaluiataubersamaini demikian, besarnya gaya normal di titik atas dengan kemienteng tertentu untuk benda yang bergerak di dalam lintasan melingkar sanggup ditentukan dengan rumus sebagai diberikut.

N

=

m(v2/R – g cos θ)

Keterangan:
N	=	Gaya normal (N)
m	=	Massa benda (kg)
v	=	Kecepatan linear (m/s)
R	=	Jari-jari lintasan (m)
g	=	Percepatan gravitasi bumi (m/s2)
θ	=	Sudut kemienteng

#5 Rumus Gaya Normal di Titik Tertinggi

Ketika benda mencapai titik tertinggi, maka gaya normal N dan gaya berat w berada pada satu sumbu dan sama-sama menuju sentra bulat sehingga kedua gaya ini berperan sebagai gaya sentripetal positif. Pada titik ini, N ialah gaya normal minimum (tahukah kalian apa sebabnya?). Berdasarkan Hukum II Newton, persamaan gerak benda di titik tertinggi yakni sebagai diberikut.

ΣFs = mas

N + w = mas

N = mas – w

N = mas – mg

Karena as = v2/R maka 

N = mv2/R – mg

N = m(v2/R – g)

melaluiataubersamaini demikian, besarnya gaya normal di titik tertinggi untuk benda yang bergerak di dalam lintasan melingkar sanggup ditentukan dengan rumus sebagai diberikut.

N

=

m(v2/R – g)

Keterangan:
N	=	Gaya normal (N)
m	=	Massa benda (kg)
v	=	Kecepatan linear (m/s)
R	=	Jari-jari lintasan (m)
g	=	Percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Jika kalian sudah memahami bagaimana persamaan gerak khususnya rumus gaya normal untuk benda yang bergerak di luar maupun di dalam lintasan melingkar, baik di titik terendah, titik dengan sudut kemienteng tertentu, titik tengah hingga titik teratas, mungkin sebagian dari kalian ada yang bertanya-tanya “adakah benda yang sanggup bergerak melingkar satu putaran penuh tanpa jatuh ke bawah terutama ketika benda mencapai titik tertinggi?”

Jawabanya adalah ada. Pernah naik roller Coaster? Jika belum setidaknya kalian pernah melihat roller Coaster di wahana bermain atau di televisi rumah kalian. Roller Coaster dapat bergerak melingkar 1 putaran penuh tanpa terjatuh terutama ketika berada di titik tertinggi. Konsep yang digunakan Roller Coster agar tidak terjatuh di titik tertinggi yakni dengan memakai kecepatan minimum yang diturunkan dari rumus gaya normal pada titik tertinggi di atas, yaitu sebagai diberikut.

ΣFs = mas

N + w = mas

N + mg = mv2/R

Syarat semoga benda tidak terjatuh di titik tertinggi yakni N = 0 (nilai minimum), sehingga persamaan di atas menjadi.

mg = mv2/R

g = v2/R

v2 = gR

v = √gR

melaluiataubersamaini demikian, kecepatan minimum agar Roller Coaster tidak terjatuh ketika di titik tertinggi yakni akar dari jari-jari lintasan dikali dengan percepatan gravitasi bumi. Sekarang tentunya kalian sudah sadar arti pentingnya mencar ilmu fisika, lantaran konsep fisika diterapkan dalam kehidupan kita sehari-hari terutama dalam perkembangan dunia teknologi yang sampaumur ini semakin pesat.

Demikianlah artikel ihwal kumpulan rumus lengkap gaya normal pada dinamika gerak melingkar beserta gambar ilustrasi dan garis-garis gayanya serta rujukan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga sanggup bermanfaa untuk Anda. Apabila terdapat kesalahan dalam penulisan tanda, simbol, abjad maupun angka mohon informasikan kepada kami via Contact Us. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel diberikutnya.

Bagian Pertama

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :