Kalkulator Gaya
Selesaikan hukum kedua Newton untuk gaya, massa, atau percepatan; cari berat dari massa dan gravitasi; hitung gesekan dari koefisien dan gaya normal; atau jumlahkan beberapa gaya pada sudut yang berbeda untuk mendapatkan gaya netto dan percepatan yang ditimbulkannya. Setiap jawaban disertai perhitungannya, dan mode gaya netto menggambar diagram benda bebas. Berjalan di peramban Anda; gratis, tanpa perlu mendaftar.
Hukum kedua Newton: gaya netto pada suatu benda sama dengan massanya dikali percepatannya. Masukkan gaya netto, bukan hanya salah satu gaya yang bekerja.
Dihitung
Hasil
3000 N
Gaya netto F
Perhitungan
- Mulai dari F = m × a.
- F = 1200 × 2,5 = 3000 N
Cara Menggunakan Kalkulator Gaya
- 1. Pilih perhitungan. F = ma untuk gaya netto pada suatu benda, W = mg untuk berat, f = μN untuk gesekan, atau Gaya netto untuk menggabungkan beberapa gaya.
- 2. Pilih yang dicari dan isi sisanya. Kotak yang Anda cari menjadi jawabannya. Setiap kotak memiliki menu satuannya sendiri — newton, kilonewton, pound-force, kilogram atau pound, m/s² atau g.
- 3. Untuk beberapa gaya, masukkan besar dan sudutnya. Ukur setiap sudut berlawanan arah jarum jam dari sumbu x positif: 0° adalah kanan, 90° atas, 180° kiri, 270° bawah. Tambahkan massa jika Anda ingin percepatannya.
- 4. Baca perhitungannya. Persamaan, penyusunan ulang, dan angka yang disubstitusikan ditampilkan, dan mode gaya netto menambahkan tabel komponen serta diagram benda bebas.
Persamaan
| Besaran | Persamaan | Catatan |
|---|---|---|
| Hukum kedua Newton | F = m × a | F adalah gaya netto pada benda, dalam newton (1 N = 1 kg·m/s²) |
| Berat | W = m × g | g = 9,80665 m/s² pada gravitasi standar, sehingga 1 kg berbobot 9,80665 N |
| Gesekan | f = μ × N | N adalah gaya normal; μs memberikan gesekan statis maksimum, μk gesekan saat meluncur |
| Gesekan di permukaan datar | f = μ × m × g | Gaya normal pada permukaan datar sama dengan berat jika tidak ada gaya lain yang mendorong secara vertikal |
| Gaya netto | ΣFx = ΣF cos θ, ΣFy = ΣF sin θ | Jumlahkan komponen, lalu |F| = √(ΣFx² + ΣFy²) |
Referensi: OpenStax University Physics, Volume 1, sections 5.3 and 6.2. Gravitasi standar bersifat pasti menurut definisi (CGPM, 1901).
Contoh Kasus
F = ma. Mobil 1.200 kg yang dipercepat 2,5 m/s² membutuhkan gaya netto 1200 × 2,5 = 3000 N (bawaan). Perhatikan bahwa ini adalah gaya netto: dorongan mesin dikurangi hambatan udara dan hambatan gulir.
Berat. Orang bermassa 70 kg berbobot 70 × 9,80665 = 686,5 N di Bumi, tetapi 70 × 1,62 = 113,4 N di Bulan. Massanya tetap 70 kg di kedua tempat.
Gesekan. Balok yang menekan permukaan dengan gaya normal 200 N dan μ = 0,4 mengalami gesekan 0,4 × 200 = 80 N. Untuk balok 10 kg di permukaan datar dengan μ = 0,4, f = 0,4 × 10 × 9,80665 = 39,23 N.
Gaya netto. Tarik dengan 10 N ke kanan, 6 N ke atas, dan 4 N ke kiri. Komponen x berjumlah 10 − 4 = 6 N dan komponen y berjumlah 6 N, sehingga gaya netto adalah √(6² + 6²) = 8,485 N pada 45°. Jika benda bermassa 2 kg, percepatannya adalah 8,485 ÷ 2 = 4,243 m/s² pada arah yang sama.
Koefisien Gesekan
| Permukaan | Statis μs | Kinetik μk |
|---|---|---|
| Karet pada beton kering | 1,0 | 0,7 |
| Kayu pada kayu | 0,5 | 0,3 |
| Baja pada baja (kering) | 0,6 | 0,3 |
| Sepatu pada es | 0,1 | 0,05 |
| Teflon pada baja | 0,04 | 0,04 |
Nilai perkiraan dari OpenStax University Physics, Volume 1, Table 6.1. Koefisien sebenarnya bervariasi menurut kondisi permukaan.
Kesalahan Umum
- Memakai satu gaya, bukan gaya netto. Dalam F = ma, F adalah jumlah vektor semua gaya. Dorongan 50 N melawan gesekan 50 N menghasilkan percepatan nol.
- Mencampuradukkan massa dan berat. Massa dalam kilogram dan tidak berubah; berat adalah gaya dalam newton dan bergantung pada g. Timbangan dalam kilogram sebenarnya mengukur berat dan membaginya dengan g.
- Memakai berat sebagai gaya normal pada lereng atau saat ditarik dengan sudut. Gaya normal kemudian berbeda dari mg; gunakan Kalkulator Bidang Miring untuk tanjakan.
- Menganggap μ sebagai sifat satu benda. μ milik sepasang permukaan.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
- Bagaimana cara menghitung gaya?
- Kalikan massa dengan percepatan: F = ma. Benda 5 kg yang dipercepat 3 m/s² membutuhkan gaya netto 15 N. Jika beberapa gaya bekerja, jumlahkan terlebih dahulu sebagai vektor, dan gunakan gaya netto yang dihasilkan.
- Apa itu newton?
- Satu newton adalah gaya yang memberikan percepatan 1 m/s² pada massa 1 kg, sehingga 1 N = 1 kg·m/s². Di dekat permukaan Bumi, kira-kira sebanding dengan berat sebuah apel kecil, sekitar 100 g.
- Apa perbedaan antara massa dan berat?
- Massa mengukur seberapa banyak materi yang dimiliki benda dan sama di mana pun. Berat adalah gaya gravitasi pada massa itu, W = mg, sehingga berubah menurut lokasi. Orang bermassa 70 kg yang sama berbobot sekitar 686,5 N di Bumi dan 113,4 N di Bulan.
- Bagaimana cara mencari gaya netto dari beberapa gaya?
- Uraikan setiap gaya menjadi komponen x dan y (F cos θ dan F sin θ), jumlahkan semua komponen x dan semua komponen y, lalu gabungkan kedua jumlah itu dengan teorema Pythagoras. Arahnya adalah atan2 dari ΣFy atas ΣFx.
- Apa arti gaya netto nol?
- Benda berada dalam kesetimbangan: tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan. Gaya netto nol tidak berarti tidak ada gaya yang bekerja, hanya bahwa gaya-gaya itu saling meniadakan. Kalkulator melaporkan kasus ini secara eksplisit.
- Bagaimana cara mengonversi pound-force ke newton?
- Kalikan dengan 4,448222: 1 lbf adalah berat massa satu pound pada gravitasi standar, yaitu 0,45359237 kg × 9,80665 m/s². Satu kilogram-force tepat sama dengan 9,80665 N. Menu satuan melakukan konversi ini untuk Anda.