Rumus Cara Mencari atau Menghitung Resultan Gaya dan Contoh Soal Resultan Gaya

Setelah membahas tentang gaya, mulai dari pengertian gaya, alat pegukur gaya, rumus dan satuan gaya. Berikut ini adalah pembahasan tentang pengertian resultan gaya, cara menghitung resultan gaya, rumus resultan gaya, dilengkapi dengan contoh soal resultan gaya, cara mencari resultan gaya.

Pengertian Resultan Gaya

Hukum kedua Newton menyatakan bahwa gaya resultan yang bekerja pada suatu benda sama dengan laju pada saat momentumnya berubah terhadap waktu.

Dalam Fisika, gaya termasuk besaran vektor. Artinya, gaya adalah suatu besaran yang memiliki besar dan juga arah. Oleh karena gaya termasuk besaran vektor, maka gaya dapat dilukiskan dengan diagram vektor yang berupa anak panah.

Nah, bagaimanakah cara melukiskan gaya dengan menggunakan diagram panah? Pernahkah kamu dan teman-temanmu mendorong meja secara bersama-sama?

Pada Gambar di bawah ini dua orang anak berusaha mendorong meja pada arah yang sama. Jika anak pertama mengeluarkan gaya sebesar 15 N dan anak kedua mengeluarkan gaya sebesar 10 N, tahukah kamu besar resultan gaya yang dikeluarkan kedua anak tersebut?

Gambar: Dua orang anak mendorong meja menghasilkan gaya-gaya searah.

Besar resultan gaya yang dikeluarkan oleh kedua anak tersebut dapat dilukiskan dengan menggunakan diagram panah seperti pada Gambar di bawah.

Gambar: Diagram panah resultan dua gaya searah (FR = F1 + F2).

Resultan gaya dari kedua gaya tersebut dapat dinyatakan dengan;

FR = F1 + F2
     = 15 N + 25 N
     = 40 N.

Panjang anak panah menyatakan nilai atau besar gaya, sedangkan arah anak panah menyatakan arah gaya.

Gaya yang mengarah ke kanan atau atas bernilai positif dan gaya yang mengarah ke kiri atau bawah bernilai negatif. Jadi, untuk melukiskan gaya digunakan aturan sebagai berikut.

a. Panjang anak panah melukiskan besarnya gaya.

b. Arah anak panah merupakan arah gaya.

c. Pangkal anak panah merupakan titik tangkap gaya.

Contoh 

Sebuah gaya F yang berarah ke kanan dan besarnya 8 N dilukiskan dengan diagram vektor yang panjangnya 4 satuan, seperti pada gambar berikut.

Lukiskan diagram vektor gaya-gaya berikut ini!
a. F1 = 6 Newton ke kanan
b. F2 = 10 Newton ke kanan
c. F3 = –4 Newton ke kiri

Jawab:

Pernahkah kamu mengamati perlombaan tarik tambang? Perhatikan Gambar di bawah! Pada perlombaan tarik tambang, gaya-gaya yang bekerja pada tambang tersebut berlawanan arah.

Gambar: Lomba tarik tambang menghasilkan gaya-gaya yang berlawanan arah.

Misalkan kelompok pertama pada Gambar tersebut menarik tambang ke arah kiri sebesar 75 N dan kelompok kedua menarik tambang ke arah kanan sebesar 90 N.

Tahukah kamu, berapa besar resultan yang dihasilkan oleh dua kelompok tersebut pada tambang? Perhatikan Gambar di bawah ini!

Gambar: Resultan dua gaya yang berlawanan arah.

Dari Gambar tersebut, resultan gaya kedua vektor itu dapat dinyatakan dengan

FR = F1 + F2
     = (–75) N + 90 N
     = 15 N.

Oleh karena gaya yang dihasilkan kelompok kedua lebih besar daripada gaya yang dihasilkan kelompok pertama, maka resultan gaya yang bekerja pada tambang adalah 15 N ke arah kanan.

Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa resultan gaya adalah perpaduan dua buah gaya atau lebih yang dihasilkan suatu benda menjadi satu gaya. 

Rumus Resultan Gaya

Secara matematis, resultan gaya dapat dinyatakan sebagai berikut.

FR = F1 + F2

Contoh Soal Resultan Gaya

1. Andi dan Budi bersama-sama mendorong sebuah gerobak ke arah kanan. Jika Andi mengeluarkan gaya sebesar 25 N dan Budi mengeluarkan gaya sebesar 35 N, berapakah resultan gaya yang dikeluarkan Andi dan Budi?

Jawab:
Diketahui:
FAndi = 25 N
FBudi = 35 N
FR = .... ?

Oleh karena FAndi dan FBudi searah, maka
FR = FAndi + FBudi
     = 25 N + 35 N
     = 60 N

2. Anton mendorong meja ke arah kanan dengan gaya 18 N dan Yudi mendorong meja yang sama ke arah kiri dengan gaya 22 N. Tentukanlah resultan dan arah gayanya!

Jawab:
Diketahui:
FAnton = 18 N (ke kanan)
FYudi = –22 N (ke kiri)
FR = .... ?

Resultan gayanya adalah:
FR = FAnton + FYudi 
     = 18 N + (–22)N
     = –4 N

Tanda negatif (–) menyatakan arahnya ke kiri. Jadi, FR = 4 N dengan arah ke kiri (karena FYudi lebih besar dari FAnton).

Dapatkah gaya-gaya berada dalam keadaan setimbang? 

Suatu benda dikatakan setimbang jika benda berada dalam keadaan stabil. Secara umum, kesetimbangan adalah keadaan ketika resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol.

Benda yang berada dalam keadaan setimbang tidak mengalami perubahan gerak. Secara matematis, persamaan gaya setimbang dinyatakan sebagai berikut.

FR = F1 + F2 = 0

Demikian pembahasan tentang resultan gaya dilengkapi dengan rumus cara menghitungnya beserta contoh soal resultan gaya dan pembahasannya.