Gaya Newton Pada Bidang Miring

Gaya Newton yang bekerja pada benda yang berada di atas bidang miring secara umum terdiri dari gaya berat benda searah bidang miring, gaya normal yang tegak lurus bidang miring dan gaya gesek (jika bidang miring merupakan bidang kasar yang memiliki koefisien gesekan).

1. Teori Dasar

Bidang miring adalah permukaan yang membentuk sudut kemiringan tertentu terhadap horizontal. Analisis pada bidang miring dilakukan dengan menerapkan Hukum II Newton (∑F = m a), namun gaya-gaya harus diuraikan ke komponen sejajar dan tegak lurus bidang.

Pada bidang miring tanpa atau dengan gesekan, komponen gaya berat akan menyebabkan benda meluncur menuruni bidang, sementara gaya normal dan gaya gesek berperan menghambat atau menahan gerakan.

2. Parameter yang bekerja pada benda

Pada benda bermassa m di atas bidang miring yang memiliki sudut θ terhadap arah horizontal:

Gaya-gaya utama:

1. Berat:  w = mg
   Diuraikan menjadi:
• Komponen berat sejajar bidang:

• Komponen berat tegak lurus bidang:

2. Gaya Normal (N)
   Gaya yang tegak lurus bidang (jika tidak ada gaya luar lain yang bekerja pada benda):

3. Gaya Gesek (f)
   Jika ada gesekan pada bidang miring:

Arah gesekan selalu berlawanan dengan arah gerak benda.

4. Gaya Luar (F)
   Jika ada gaya tambahan dari luar yang bekerja pada benda (misalnya benda ditarik atau didorong).

 

3. Resultan Gaya dan Percepatan

Tanpa gesekan:

Dengan gesekan (benda bergerak turun):

Dengan gesekan (benda ditarik naik):

 

4. Rumus-Rumus Penting

Besaran	Rumus
Berat
Komponen berat sejajar bidang
Komponen berat tegak lurus bidang
Gaya normal
Gaya gesek
Percepatan tanpa gesek
Percepatan dengan gesek

 

5. Contoh Soal

Soal 1

Sebuah benda bermassa 5 kg berada di atas bidang miring licin dengan sudut kemiringan 30°. Tentukan percepatan benda.

Pembahasan:

 

Soal 2

Benda 4 kg berada di atas bidang miring 37° dengan koefisien gesek 0,2. Hitung percepatannya saat meluncur turun.

Pembahasan:

Gunakan:
,

 

Soal 3

Hitung gaya normal pada benda 10 kg di bidang miring 45°.

Pembahasan:

 

Soal 4

Benda 3 kg berada di bidang miring 30° dengan koefisien gesekan 0,3. Berapa gaya gesek yang bekerja?

Pembahasan:

 

Soal 5

Sebuah benda 8 kg didorong ke atas bidang miring 25° dengan gaya 60 N sejajar bidang. Koefisien gesekan 0,1. Tentukan percepatannya.

Pembahasan:

Gaya penghambat = berat sejajar + gesekan:

Total penghambat:

Resultan gaya:

Percepatan:

 

Ringkasan

• Benda pada bidang miring dianalisis dengan menguraikan gaya berat benda.
• Komponen sejajar menghasilkan percepatan.
• Gesekan selalu melawan arah gerak.
• Hukum Newton II digunakan untuk menemukan percepatan.