Resultan Gaya: Pengertian, Rumus, Macam & Soal

Ketika membahas mengenai gaya yang bekerja pada suatu benda, maka konsep yang tidak kalah penting untuk dipelajari adalah konsep resultan gaya. Konsep resultan penting untuk dipelajari mengingat tidak ada benda di alam semesta ini yang berdiri sendiri.

Benda yang ada di alam ini memiliki berbagai gaya yang bekerja pada benda tersebut. Sebagai contoh sebuah kotak yang didorong oleh seseorang akan memiliki beberapa gaya yang bekerja pada kotak tersebut seperti gaya gesek, gaya berat, gaya dorong, gaya normal dan lainnya.

Pengertian Resultan Gaya

Secara Bahasa, resultan memiliki makna jumlah atau total. Sehingga makna resultan gaya adalah keseluruhan total gaya yang bekerja pada suatu benda yang ada di sebuah sistem. Resultan gaya termasuk ke dalam besaran vektor sehingga mempunyai besar dan juga arah.

Berdasarkan aktivitas eksperimen yang ekstensif telah membuktikan bahwa gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda bergabung sebagai sebuah vektor sesuai aturan yang berlaku di dalam penjumlahan vektor.

Oleh karena itu apabila arah gaya berbeda maka terdapat arah yang ditulis positif dan juga negatif. Penetapan arah yang menjadi arah negative dan positif sendiri bebas karena hanya berguna sebagai tanda saja.

Sebagai contoh, jika negative untuk gaya yang bekerja ke kanan dan positif ke kiri, maka apabila resultan gaya bernilai negative artinya benda bergerak ke kanan. Hal ini juga berlaku untuk sebaliknya.

Rumus Resultan Gaya

Rumus resultan gaya adalah penjumlahan dari seluruh gaya yang bekerja pada sebuah benda di sistem yang sama. Untuk menghitung resultan gaya sebenarnya menggunakan persamaan yang sangat sederhana seperti di bawah:

R = F1 + F2 + F3 + F4 dan seterusnya

Keterangan:

R = resultan gaya (N)
F1 = Gaya 1 (N)
F2 = Gaya 2 (N) dan seterusnya

Namun karena gaya termasuk ke dalam besaran vektor yakni besaran yang juga memiliki arah, maka perhitungan resultan harus mempertimbangkan arah dari gaya yang bekerja pada sebuah benda.

Saat menghitung resultan gaya, disarankan untuk melibatkan penggunaan diagram gaya agar terlihat seluruh gaya yang bekerja pada sebah benda. Diagram gaya ini berupa berbagai gaya yang bekerja pada suatu benda dengan arah yang ditunjukkan menggunakan tanda panah untuk setiap gaya.

Macam-Macam Resultan Gaya

1. Resultan Gaya Searah

Apabila gaya yang bekerja pada suatu benda yang sama memiliki arah yang sama (Searah), maka untuk menghitung resultan gayanya sangat mudah yakni cukup menjumlahkan seluruh gaya yang bekerja pada benda tersebut.

Sebagai contoh, suatu benda yang diletakkan di lantai kemudian ditarik ke arah kanan oleh dua buah gaya sebagaimana pada gambar di atas. Maka untuk menghitung resultan gaya yang bekerja pada benda di atas dengan cara menjumlahkan seluruh gaya searah yang bekerja pada benda tersebut.

R = F1 + F2

Keterangan:

R = resultan gaya (N)
F1 = Gaya ke arah kanan (N)
F2 = Gaya ke arah kiri (N)

2. Resultan Gaya Berlawanan Arah

Pada kondisi tertentu, gaya yang bekerja pada suatu benda yang sama memiliki gaya yang saling berlawanan arah. Gaya yang bekerja saling berlawanan arah akan membuat gaya tersebut saling menarik hingga membuat benda tidak mudah untuk bergerak mengikuti arah yang diinginkan.

Sebagai contoh, sebuah kotak di atas lantai yang kasar kemudian didorong menggunakan tangan ke arah kanan. Pada saat yang sama, pada kotak tersebut juga bekerja gaya gesek dengan arah gerak berlawanan arah dengan arah gaya dorong dari tangan.

Untuk menghitung resultan gaya berlawanan arah maka akan ada arah gaya yang negative dan juga positif. Tentukan terlebih dahulu arah mana yang positif dan negative untuk menghitungnya. Berikut adalah formula matematika untuk resultan gaya berlawanan arah:

R = F1 – F2

Keterangan:

R = Resultan gaya (N)
F1 = Gaya ke arah kanan (N)
F2 = Gaya ke arah kiri (N)

3. Resultan Gaya Saling Tegak Lurus

Selain gaya yang berlawanan arah, misal kanan dan kiri, pada kondisi tertentu gaya yang bekerja pada benda berada di sumbu yang berbeda yakni di sumbu X dan juga sumbu Y.

Secara naluriah, bisa dilihat bahwa pada benda yang bekerja padanya dua buah gaya atau lebih dengan jumlah yang sama dan membentuk sudut siku-siku maka benda tersebu akan bergerak dengan sudut membentuk 45º. Hal ini bisa dilihat sebagaimana pada ilustrasi gambar di bawah.

Pada benda yang bekerja padanya gaya dengan besar yang sama masing-masing 10 N di atas dengan arah membentuk sudut siku-siku, maka untuk menghitung resultan gaya pada benda tersebut bisa menggunakan Teorema Phytagoras seperti di bawah ini:

4. Gaya yang Bekerja pada Bidang Datar

Pada benda yang bekerja di bidang datar, maka akan bekerja beberapa gaya pada benda tersebut yakni gaya eksternal yang diberikan kepada benda seperti gaya dorong atau gaya tarik, kemudian gaya yang secara alami memang dimiliki benda tersebut seperti gaya gesek, gaya berat dan gaya normal.

Komponen gaya pada sumbu y yakni:

∑Fy = N –w

Kotak tidak bergerak terhadap sumbu y sehingga ay = 0.

∑Fy = 0

N – w = 0

N = w = m.g

Terhadap sumbu x terdapat komponen gaya meliputi:

∑Fx = F – fs, jika lantai licin maka gesekan dapat diabaikan

∑Fx = F = m.a

a = F/m

Contoh Soal Resultan Gaya

• Contoh 1

Suatu benda berada di atas bidang datar yang licin sehingga besar gaya gesek antara benda dengan lantai dapat diabaikan. Pada benda tersebut bekerja dua gaya F1 dan F2 mendatar dengan besar masing-masing 30 N dan 50 N yang membuat balok bergerak di sepanjang bidang datar. Tentukan berapa resultan gayanya!

• Contoh 2

Sebuah meja seberat 20 kg didorong oleh 3 orang anak ke arah kiri dengan gaya masing-masing 20 N, 30 N, dan 40 N. Pada meja terdapat gaya gesek sebesar 50 N. Tentukan berapa percepatan yang dialami meja!

Menghitung resultan gaya harus sangat memperhatikan arah dari setiap gaya yang bekerja pada suatu benda. Untuk arah yang berbeda maka gaya harus diberi tanda yang juga berbeda untuk menunjukkan ke arah mana benda akan bergerak. Apabila lantai licin, maka faktor gaya gesek umumnya dianggap nol.