GAYA NORMAL PADA BIDANG DATAR DAN BIDANG MIRING FISIKA KELAS XI KURIKULUM MERDEKA
Summary
TLDRThis video focuses on advanced concepts of normal force on moving objects, expanding on a previous discussion about static objects. It covers how to determine normal force in different cases: when an object is pulled or pushed at an angle on flat and inclined surfaces. The instructor explains the importance of understanding Newton's laws, vector decomposition of forces, and provides step-by-step calculations. A practical example of a 10 kg object being pulled with a force of 120 N is solved, and the session ends with a promise to explore friction in the next video.
Takeaways
- 🔧 This video focuses on determining the normal force on a moving object, expanding on the previous lesson on static objects.
- 📐 The scenario involves an object of mass M being pulled with force F at an angle (theta) relative to the x-axis.
- 🧲 Key forces acting on the object include the normal force (upward), gravitational force (downward), and the force F which is split into x and y components.
- ⚖️ To determine the normal force, Newton's First Law (Sigma F = 0) is applied, considering the y-axis forces.
- 🧮 The force F has components FX (along the x-axis) and FY (along the y-axis), with FY playing a role in determining the normal force.
- 🔄 When an object is pushed downwards instead of pulled, the normal force equation changes, and FY becomes negative due to the direction of the force.
- 📊 In different cases (pushing or pulling), the angle's proximity to the x or y axis determines whether to use sine or cosine for the force component.
- 🔍 For inclined planes, the normal force is affected by both gravitational force and the incline angle, calculated using cos(theta).
- 🚗 A practical example is provided where a 10 kg object is pulled at a 37-degree angle with a force of 120N to calculate the normal force.
- 📘 The video stresses the importance of understanding the concepts behind normal force rather than just memorizing formulas, as each scenario can vary.
Q & A
What is the primary focus of the video?
-The primary focus of the video is to explain how to determine the normal force on a moving object, specifically when it's on a flat surface and influenced by an external force.
How is the normal force different for a stationary and a moving object?
-For a stationary object, the normal force is simply equal to the object's weight (mass multiplied by gravity). However, for a moving object influenced by an external force, the normal force is affected by the direction and magnitude of the force and the angle of elevation.
What is the role of Newton's first law in determining the normal force?
-Newton's first law (ΣF = 0) is applied to the object in equilibrium along the y-axis. This helps in determining the balance of forces, including the normal force, gravitational force, and any applied forces along the vertical axis.
How is the applied force (F) resolved into its components?
-The applied force (F) is broken down into two components: one along the x-axis (Fx) and the other along the y-axis (Fy). These components are determined using trigonometry, with Fx being F*cos(θ) and Fy being F*sin(θ), where θ is the angle of elevation relative to the x-axis.
How does the angle of elevation (θ) affect the calculation of normal force?
-The angle of elevation affects how the applied force is divided into horizontal and vertical components. The closer the angle is to the x-axis, the larger the horizontal force component (Fx = F*cos(θ)), while the vertical component (Fy = F*sin(θ)) impacts the normal force calculation.
What happens when the object is pushed instead of pulled?
-When the object is pushed downward, the normal force calculation changes because the vertical component of the applied force (Fy) now acts downward, reducing the normal force as it adds to the gravitational force acting on the object.
How is the normal force calculated for an object being pulled at an angle?
-For an object being pulled at an angle, the normal force is calculated by balancing the forces along the y-axis: N = mg - F*sin(θ), where mg is the weight of the object, and F*sin(θ) is the vertical component of the pulling force.
What does the example problem involving a 10 kg object illustrate?
-The example illustrates how to calculate the normal force for a 10 kg object being pulled with a force of 120 N at an angle of 37 degrees. The vertical component of the pulling force reduces the normal force compared to the object's weight.
How is the normal force calculated for an object on an inclined plane?
-On an inclined plane, the normal force is calculated using N = W*cos(θ), where W is the object's weight and θ is the angle of inclination. The normal force acts perpendicular to the surface, while the weight is resolved into components parallel and perpendicular to the incline.
Why is it important to understand the concepts rather than memorize formulas?
-Understanding the concepts is important because different cases, such as pulling or pushing an object or placing it on an incline, require different approaches to calculating forces. Memorizing formulas without understanding the underlying principles can lead to errors in problem-solving.
Outlines
📘 Understanding Normal Force on a Moving Object
In this section, the focus is on how to determine the normal force acting on a moving object, specifically on a flat surface. The concept begins with a mass M being pulled by a force F at an angle θ relative to the x-axis. The force F is broken down into two components: FX along the x-axis and FY along the y-axis. Using Newton's first law, the equation ΣF = 0 helps define the normal force, N, as it counteracts the weight (W) and a component of the pulling force (FY). Key steps include diagramming the forces, applying Newton’s first law, and solving for the normal force using trigonometric functions.
📐 Analyzing Normal Force When an Object is Pushed
This paragraph transitions to analyzing a scenario where the object is pushed downward rather than pulled upward. The same principles apply: force components are split along the x and y axes, but now the force acts in a downward direction, impacting the calculations. The approach to determining normal force is through the same framework, using ΣFY = 0 and breaking down the force F into its FX and FY components, though FY will be negative since it’s directed downward. The paragraph emphasizes understanding the conceptual framework rather than memorizing formulas, highlighting how different cases require different applications of the same principles.
🎯 Calculating Normal Force with a Real-World Example
Here, a specific example is introduced to apply the previously discussed concepts. A 10 kg object is pulled with a 120 N force at a 37-degree angle to the horizontal plane. The detailed steps involve diagramming the forces acting on the object, calculating the vertical and horizontal components of the pulling force, and using these to solve for the normal force. By plugging in the given values, the normal force is calculated step by step, demonstrating how understanding the components of force and their directions allows for accurate calculation.
🧭 Normal Force on an Inclined Plane
In this final section, the normal force is analyzed for an object on an inclined plane. The key difference from earlier examples is the tilt of the surface, which alters the angle at which the weight and normal force act. The weight (W) is decomposed into components parallel and perpendicular to the inclined plane, and the normal force is found by balancing the perpendicular component of the weight. The paragraph concludes with an example where a 10 kg object on a 53-degree incline is used to calculate the normal force, highlighting the importance of understanding trigonometric relationships in physics problems.
Mindmap
Keywords
💡Normal Force (Gaya Normal)
💡Weight (Gaya Berat)
💡Newton's First Law (Hukum Newton Pertama)
💡Inclined Plane (Bidang Miring)
💡Force Components (Komponen Gaya)
💡Friction (Gaya Gesek)
💡Sine and Cosine (Sin dan Cos Teta)
💡Gravitational Force (Gaya Gravitasi)
💡Equilibrium (Keseimbangan)
💡Angle of Elevation (Sudut Elevasi)
Highlights
Introduction to determining normal force on moving objects, continuing from previous video on static objects.
Key focus on how to calculate normal force on moving objects on flat surfaces.
Example scenario: An object with mass M is pulled with a force F at an angle θ relative to the x-axis.
Forces acting on the object include normal force, gravitational force, and components of force F along the x and y axes.
Use of Newton's First Law (ΣF = 0) to analyze forces in both the x and y directions.
Detailed breakdown of how force F is decomposed into x-component (F cos θ) and y-component (F sin θ).
Forces along the y-axis include normal force, weight (mg), and the y-component of force F (F sin θ).
Formula for normal force: n = mg - F sin θ, derived using Newton's Law and force balancing.
New scenario where the object is pushed from above at an angle, affecting both the x and y directions differently.
In this case, the normal force is influenced by both the gravitational force and the downward push.
Conceptual shift from pulling to pushing changes the balance of forces, with the normal force now counteracting both weight and the push's y-component.
Example of pushing an object on a surface, resulting in movement to the left and downward force on the surface.
Detailed explanation of normal force calculations in inclined plane scenarios, with object weight split into parallel and perpendicular components.
Use of trigonometric relationships (sin θ, cos θ) to determine how weight impacts both the x and y directions on an incline.
Final formula for normal force on an inclined plane: n = W cos θ, where W is the weight and θ is the angle of inclination.
Transcripts
[Musik]
baik di video kali ini kita akan
membahas materi
lanjutan pada dinamika gerak pada video
sebelumnya teman-teman kita sudah
membahas mengenai gaya normal ya
bagaimana cara menentukan gaya normal
pada benda
diam tetapi di video kali ini kita akan
lebih fokus Bagaimana cara menentukan
gaya normal pada benda
bergerak jadi di sini kita bahas dulu
pada bidang datar
teman-teman jadi di sini ada suatu benda
bermassa M ditarik dengan gaya F ya
kemudian membentuk suatu sudut elevasi
Teta terhadap sumbu x ya Yang ini sumbu
x kemudian yang ini sumbu
y langkah pertama yang harus kita
kerjakan teman-teman
kita Gambarkan dulu gaya-gaya yang
bekerja terhadap benda yang bermassa M
ini ya Pertama gaya normalnya ke atas ya
ini sudah kita bahas pada video
sebelumnya kemudian gaya berat ke
bawah ya Di mana gaya berat ini rumusnya
adalah massa dikalikan gravitasi Oke
kemudian kita lihat di sini vektor F ini
bekerja terhadap dua sumbu ya ini secara
detailnya sudah kita bahas pada
video-video sebelumnya pada materi
vektor jadi vektor F ini atau gaya F ini
ini bekerja terhadap dua sumbu ya sumbu
x yang ini
FX dan yang ini FY
Oke seperti ini
teman-teman kemudian Bagaimana cara kita
untuk menentukan gaya normal ya gaya
normal sama seperti pada video
sebelumnya ya konsep untuk kita
menentukan gaya normal ini kita mulai
dari hukum Newton yang pertama Ya Sigma
F
= 0 Oke kemudian gaya normal ini kita
lihat pada benda m ini berada pada sumbu
apa sumbu y atau sumbu x ya Bagaimana
cara kita menentukannya pertama kita
buat dulu ya simulasinya sumbu dua
dimensi itu teman-teman ya pada benda
yang ini yang ini sumbu x dan yang
ini sumbu
y-nya dan kita lihat bahwa gaya normal
ini berada pada sumbu y positif Ya
sementara gaya berat ini berada pada
sumbu y negatif ya begitu kita cara
membacanya teman-teman kemudian langkah
selanjutnya adalah kita
tinggal memasukkan gaya-gaya yang
bekerja ya pada sumbu y Berarti di sini
FY = dengan 0 artinya gaya-gaya yang
bekerja pada sumbu y ada gaya normal
berada pada sumbu y positif berarti n
positif kemudian ada W berada pada sumbu
y neg n - w kemudian Apakah ada lagi
gaya yang bekerja pada sumbu y ada
teman-teman ya yaitu F F ini bekerja
terhadap dua sumbu sumbu x dan sumbu y
di mana F ini kan ditarik ke atas ya
berarti arahnya arah pada sumbu y ini
dia ke atas dan arah pada sumbu x ini ke
kanan makanya FY ini nanti dia bernilai
positif di sini teman-teman ditambah
FY sama dengan
0 Oke kemudian kita lihat Di sini
ternyata Teta atau sudutnya ini dekat
terhadap sumbu x sementara jauh terhadap
sumbu y Jadi kita sudah bisa
menentukannya Apakah FY ini bernilai Sin
atau cos atau FX yang bernilai Sin atau
cos ya kalau dia dekat berarti nilainya
adalah cos f cos Teta sementara kalau FY
F Sin
theta berarti di sini teman-teman
tinggal kita jabat kan Ya di mana W di
sini adalah massa dikalikan gravitasi
ditambah fy-nya adalah F Sin Teta
Oke F Sin Teta = 0 kita tinggal
pemindahan ruas dari ya ruas yang ini
kita pindahkan ke ruas yang sini ya
berarti
n sama yang MG ini menjadi tanda positif
ya teman-teman mg positif sementara yang
positifnya berubah menjadi tanda negatif
g f Sin Teta jadi persamaannya untuk
menentukan gaya normal ya jika Bendanya
ini ditarik teman-teman Ya ditarik
dengan gaya F bentuknya seperti ini jadi
persamaannya seperti ini
Oke kita buat
Bendanya kasusnya berbeda teman-teman
Kalau yang ini adalah ditarik Bagaimana
kalau misalkan Bendanya itu didorong
dari atas ke bawah ya bentuknya seperti
ini Oke langkah pertama kita buat dulu
ya sumbu dua dimensi yang bekerja
terhadap vektor F ini teman-teman ya di
sini kita buat berarti yang di sini
adalah sumbu x yang ini adalah sumbu y
ya Yang ini X yang ini y Kenapa kita
buat seperti ini agar kita bisa nanti
lebih paham lebih mudah Bagaimana cara
menentukan sin atau cos-nya dari Dar
suatu Teta atau sudutnya teman-teman ya
berarti di sini dia sudutnya adalah cos
ya ya Yang ini FY yang ini FX konsepnya
sama teman-teman berarti yang ini adalah
FX gaya yang bekerja terhadap sumbu
x Kalau yang ini adalah
FY gaya yang bekerja terhadap sumbu y
karena sudutnya dia lebih dekat terhadap
sumbu y Berarti nanti di sini nilainya
adalah cos F
cos Teta sementara yang FX ini sudah
jelas Sin ya oke kemudian tetap kita
Gambarkan teman-teman ya berarti gaya
normalnya tetap ke atas ya kemudian gaya
beratnya ke
bawah tetapi di sini f-nya ini adalah
didorong teman-teman ya didorong dari
atas ke bawah
okeorong dari atas ke bawah oke kalau
kita simulasikan ya ini ada suatu meja
ya meja atau mobil-mobilan lah kita
anggap biar kita lebih memahaminya kita
dorong dari sini dari atas ke bawah maka
benda ini akan bergerak ke mana Bendanya
akan bergerak ke kiri kan teman-teman
pasti Bendanya akan bergerak ke kiri
oke Ini sumbu x-nya ya kemudian sumbu
y-nya Bagaimana sumbu y-nya dia akan
terdorong ke ke bawah
oke yang ini sumbu y-nya ya kita
berbicara mengenai benda ini bergerak
yang dipengaruhi oleh gaya F ini
teman-teman ya makanya ini dia gayanya
gaya X dengan gaya ini akan mempengaruhi
gitu akan
mempengaruhi mempengaruhi Apa nilai
positif atau negatifnya teman-teman
otomatis nanti fy-nya nanti
bernilai negatif karena dia arahnya ke
bawah
teman-teman ya Jadi kalau misalkan kita
jebarkan ya Sigma
f sama 0 ya G normalnya tetap bernilai
positif ya dan gaya beratnya tetap
bernilai negatif n - w dan dikur FY
dikur FY ya sama 0 ya di sini kalau kita
p ruas berarti sama-sama positif ya w d
FY ya Di mana W di sini adalah massa
dikalikan gravitasi ditambah fy-nya tadi
bernilai cos ya ditamb f cos Teta Oke
jadi persamaannya untuk menentukan gaya
normalnya jika bentuknya seperti ini ini
teman-teman jadi untuk menentukan gaya
normal itu tidak bisa kita hafal
persamaannya teman-teman teman ya kita
harus paham konsepnya karena setiap
kasus itu berbeda-beda ya seperti yang
di awal tadi dia ditarik dan kasus yang
ini adalah didorong ketika dia didorong
maka Gayanya itu akan mengikuti gaya
sumbernya gitu
loh Ya di sini ada sumbu x sumbu y maka
akan mempengaruhi ya akan dipengaruhi
oleh gaya ini makanya f-nya di kan ke
bawah Ya makanya benda ini bisa bergerak
ke kiri gitu teman-teman oke untuk lebih
mudahnya kita memahami materi ini
menentukan gaya normal pada benda
bergerak Coba kita latih ke dalam bentuk
latihan teman-teman biar kita lebih
paham lagi ya karena di sini kita tidak
bisa menghafal persamaan gaya normal
karena setiap kasus itu pasti akan
berubah rumusnya atau persamaannya
Oke ini contoh soalnya teman-teman ada
sebuah benda yang bermassa 10 kg Oke
kita tulis dulu Yang diketahuinya
ya
diketahui massanya 10 kg
Oke Kemudian pada bidang data ditarik
dengan gaya ya
F
120 new dengan sudedut elevasi pada
sumbu x sebesar 37 derajat Jadi kalau
misalkan kita gambar kan ya dia
ditarik dengan gaya
120 new dan terhadap sumbu x-nya ini ada
sudut
37 derajat kan gitu Berapakah besar gaya
normal yang dialami pada benda 10 kg
ini
Oke jadi caranya kita menggunakan konsep
yang sudah kita jelaskan tadi
teman-teman ya kita Gambarkan dulu
berarti normalnya ke atas ya kemudian
gaya beratnya dia ke bawah selalu
mengarah ke bumi kemudian yang ini f-nya
ya f-nya ditarik Oke ditarik ke atas
maka gayanya juga akan ke atas ya Yang
ini Y yang ini x ya kalau misalkan ini
F ditarik ke bawah berarti
FX gaya yang bekerja terhadap sumbu x
kemudian kalau ini kita tarik ke sumbu y
berarti FY gaya yang bekerja terhadap
sumbu y fy-nya positif ya teman-teman
jadi persamaan kita Sigma
FY sama dengan 0 n-nya ini berada pada
sumbu y positif berarti n w-nya - n - w
ya kemudian fy-nya ya sudutnya jauh
berarti nanti nilainya adalah Sin karena
sudut elevasinya yang 37 derajat ini dia
lebih Dek dekat terhadap sumbu x berarti
nilainya adalah positif ya karena
mengarah ke atas ditambah
FY sama dengan 0 Oke n
dikur massa dikalikan gravitasi ditambah
fy-nya berarti F Sin 37 ya
teman-teman sama 0 berarti n dikur
massanya 10 ya gravitasi kita
menggunakan yang 10 saja ditambah f-nya
adalah
120 Sin 37 ini adalah
0,6 ama 0 berarti n 10 * 10 adalah
100 ditambah ya 120 * 0,6 0nya ini kita
coret maka desimalnya hilang ya tinggal
kita kalikan 12 di* 6 ya 6 di*alan 2 ini
adalah 12 ya 2 * 6 12 ya 6 * 1 6 + 1 7
berarti 72 ya berarti
72 = 0 kalau kita pindah ruas berarti n
= negatif menjadi tanda positif 72
menjadi tanda negatif dikur
72 seperti ini teman-teman caranya ya
ini tinggal kita dapatkan hasilnya nya
berarti n
=
20 8
28 newon berarti Inilah gaya normalnya
Jadi sebenarnya kalau kita sudah paham
konsep dan alur-alur Yang tadi kita bisa
mengerjakan soal-soalnya teman-teman
Oke ini contoh soalnya yang pertama Ya
jadi sekarang kita coba Bagaimana cara
menentukan gaya normal pada benda
bergerak ya Tapi pada bidang
miring kalau tadi sebelumnya pada bidang
datar kalau sekarang pada bidang miring
ya jadi di sini langkah pertama kita
Gambarkan saja dulu ya sumbu dua dimensi
pada Bendanya yang ini adalah sumbu x ya
Dan yang ini
adalah sumbu y teman-teman
oke ya kemudian
oke Ke mana arah gaya normalnya pada
bidang miring ini ya bidangnya yang ini
Oke bidangnya yang ini Ini sudah kita
bahas pada video sebelumnya maka gaya
normalnya adalah ke atas yang ini Oke
yang ini adalah gaya normalnya kemudian
gaya beratnya Ke mana arahnya
Oke kalau gaya berat ya gaya berat itu
dia kalau misalkan kita lihat
ya dia harus mengarah ke bumi kan
teman-teman ya dia harus mengarah ke
bumi posisi bumi bagaimana jika benda
ini kan berada pada bidang miring
berarti kan posisi bumi itu di sekitar
ini teman-teman ya Di bawah berarti gaya
beratnya itu kan ke bawah ya Oke berarti
ini gaya beratnya
teman-teman ya kemudian ya untuk
menentukan gaya normal ingat konsep kita
itu adalah Sigma F = 0 dan kita lihat di
sini yang ini adalah sumbu x dan yang
ini adalah sumbu y ya gaya normalnya ini
berada pada sumbu y makanya konsepnya
juga sama pada bidang miring Sigma FY =
0 artinya di sini kita harus menentukan
gaya-gaya yang bekerja pada sumbu y ada
gaya normal
Oke gaya normal kemudian ada gaya berat
ee oke di sini sama konsepnya dengan
vektor F tadi teman-teman artinya gaya
berat ini kan dia bekerja
terhadap dua sumbu sumbu x dan sumbu
sumbu y yang ini adalah wx ya Yang ini
adalah wx sedangkan yang ini adalah W
Oke sudut Teta di sini ini sama besar
dengan sudut Teta yang di sini sama
besar teman-teman sehingga dia lebih
dekat terhadap sumbu y sehingga W ini
adalah W cos Teta sementara wx ini
adalah
W Sin Teta
Oke Karena posisinya di sini adalah
sumbu y negatif sementara n yang di sini
adalah sumbu y positif berarti n - w = 0
Kita pindah ruas berarti n = W di mana W
di sini adalah W cos
Teta jadi ini dia persamaannya untuk
menentukan gaya normal pada bidang
miring ya kita ke contoh soal
sederhananya teman-teman ada sebuah
benda bermassa 10 kg pada bidang miring
seperti gambar di bawah ini berapa besar
gaya normal yang bekerja jika gaya
geseknya diabaikan oke ya kita di sini
belum membahas gaya gesek G jadi gaya
geseknya diabaikan ya cukup mudah karena
kita tadi sudah paham persamaannya n = w
cos Teta ya w-nya berapa w-nya di sini
massanya adalah 10 kg berarti 10 di*al
10 dikalikan cos
50 3 ya 10 * 10
100 cos 53 ini adalah
0,6 sementara Sin 53 ini adalah 0,8 ya
nonya dicaro 1 maka desimalnya akan
hilang 6 Kal 10 = 60 berarti gaya
normalnya adalah 60 new cukup mudah
teman-teman kalau kita sudah paham
konsepnya jadi inilah teman-teman
caranya untuk menentukan gaya normal
pada bidang datar dan bidang miring
ketika benda itu bergerak ya dipengaruhi
oleh gaya tertentu tetapi di sini gaya
geseknya belum kita bahas ya nanti di
next videonya kita akan
membahas mengenai gaya gesek ya Jadi
nanti akan kita Jelaskan dulu gaya gesek
itu dia terbagi menjadi berapa kemudian
apa saja Kemudian Bagaimana syaratnya
untuk menentukan gaya gesek akan kita
bahas pada video selanjutnya jadi Cukup
sampai di sini video penjelasan kita
Semoga dapat dipahami oleh teman-teman
semuanya terima kasih atas perhatiannya
saya tutup terima
kasih a sexy body full of t bab bad oh
babies B after her there ain't no coming
back Wan to take a Run I think sheing me
up
5.0 / 5 (0 votes)