Penerapan Hukum Newton pada gerak benda di bidang datar sering kita lihat dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika mendorong meja, anak yang menarik mobil-mobilan, dan mesin kereta api yang menarik gerbong. Sekarang perhatikan gambar di bawah ini.
 |
| Komponen gaya yang bekerja pada sebuah benda di bidang datar |
Gambar di atas menunjukkan sebuah balok yang terletak pada bidang mendatar yang licin, bekerja sebuah gaya Fmendatar hingga balok bergerak sepanjang bidang tersebut. Komponen gaya-gaya pada sumbu y adalah:
ΣFy = N – w
Dalam hal ini, balok tidak bergerak pada arah sumbu y, berarti ay = 0, sehingga:
ΣFy = 0
N – w = 0
N = w = m.g
dengan:
N = gaya normal (N)
w = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Sementara itu, komponen gaya pada sumbu x adalah:
ΣFx = F
Dalam hal ini, balok bergerak pada arah sumbu x, berarti besarnya percepatan benda dapat dihitung sebagai berikut:
ΣFx = m.a
F = m.a
dengan:
a = percepatan benda (m/s2)
F = gaya yang bekerja (N)
m = massa benda (kg)
Contoh Soal 1
Sebuah mobil bermassa 900 kg bergerak di jalan lurus dengan percepatan konstan 6 m/s2. Sepanjang perjalanan, mobil memperoleh hambatan total sebesar 600 N. Berapa gaya yang dihasilkan mesin mobil tersebut?
Penyelesaian:
Misal FT = gaya yang dihasilkan mobil dan Ff = gaya hambat
maka:
ΣFx = m.a
FT – Ff = m.a
FT – 600 N = 900 kg . 6 m/s2
FT = 5400 N + 600 N
FT = 6000 N
FT = 6k N
Sekarang bagaimana kalau benda tersebut bekerja sebuah gaya yang membentuk sudut tertentu terhadap bidang datar seperti gambar di bawah ini.
 |
| Sebuah gaya bekerja pada balok dengan membentuk sudut tertentu |
Gambar di atas menunjukkan sebuah balok yang terletak pada bidang mendatar yang licin dan bekerja sebuah gaya F yang membentuk sudut α terhadap bidang datar hingga balok bergerak sepanjang bidang datar tersebut. Jika diuraikan maka komponen-komponen gaya yang bekerja pada balok tersebut seperti gambar di bawah ini.
 |
| Komponen gaya yang bekerja pada benda dengan sudut tertentu |
Balok tidak bergerak pada arah sumbu y, berarti ay = 0, sehingga:
ΣFy = 0
N + F sin α – w = 0
N = w – F sin α
N = mg – F sin α
dengan:
N = gaya normal (N)
w = berat benda (N)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
α = sudut yang dibentuk gaya terhadap bidang datar
Balok bergerak pada arah sumbu x, berarti besarnya percepatan benda dapat dihitung sebagai berikut:
ΣFx = m.a
F cos α = m.a
dengan:
a = percepatan benda (m/s2)
F = gaya yang bekerja (N)
m = massa benda (kg)
α = sudut yang dibentuk gaya terhadap bidang datar
Contoh Soal 2
Seorang anak menarik mobil-mobilan yang masanya 2 kg dengan gaya 2 N, antara tali dengan mobil-mobilan membentuk sudut 40° terhadap lantai. Hitunglah berapa gaya normal dan percepatan yang dialami oleh mobil-mobilan tersebut.
Penyelesaian:
Mobil-mobilan tidak bergerak pada arah sumbu y, berarti ay = 0, sehingga:
ΣFy = 0
N + F sin α – w = 0
N = w – F sin α
N = mg – F sin α
N = 2 kg . 10 m/s2 – 2 N . sin 40°
N = 20 N – 1,2 N
N = 18,8 N
ΣFx = m.a
F cos α = m.a
2 N . cos 40° = 2 kg . a
2 N . 0,7 = 2 kg . a
1,4 N = 2 kg . a
a = 1,4 N/2 kg
a = 0,7 m/s2
Jadi, gaya normal dan percepatan yang dialami oleh mobil-mobilan tersebut yakni 18,8 N dan 0,7 m/s2.