Hukum Newton pada Gaya Tekan Kaki dalam Lift Bergerak

Mungkin Anda pernah mendengar atau menggunakan lift. Lift merupakan angkutan transportasi vertikal yang digunakan untuk menaiki sebuah gedung yang tinggi tanpa harus menggunakan tangga. Pada saat lift bergerak naik, berat badan kita seolah-olah naik. Sedangkan pada saat lift bergerak turun, seolah-olah berat badan kita akan turun. Kenapa bisa terjadi seperti itu? Silahkan simak penjelasannya di bawah ini.

Jika kita berada di dalam sebuah lift akan ada beberapa kemungkinan peristiwa yang terjadi, antara lain:

Lift dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan

Perhatikan gambar (a) dan (b) di bawah ini.

 

Gambar (a) merupakan lift bergerak ke atas dengan kecepatan tetap dan Gambar (b) merupakan lift bergerak ke bawah dengan kecepatan tetap. Pada saat lift dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan konstan baik itu ke atas maupun ke bawah maka komponen gaya pada sumbu y adalah:

ΣF_y = N – w

Dalam hal ini, lift dalam keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap (GLB) pada komponen sumbu y, berarti a_y = 0, sehingga:

ΣF_y = 0

N – w = 0

N = w = m.g

dengan:

N = gaya normal (N)

w = berat orang (N)

m = massa orang (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

Lift Dipercepat atau Diperlambat ke Atas

Perhatikan gambar (c) dan (d) di bawah ini.

Gambar (c) merupakan lift bergerak ke atas dengan percepatan (a), sedangkan Gambar (d) merupakan lift bergerak ke atas dengan perlambatan (-a), maka komponen gaya pada sumbu y adalah:

ΣF_y = N – w

Jika lift bergerak ke atas mengalami percepatan a seperti gambar (c), maka:

ΣFy = m.a

N – w = m.a

N = w + (m.a)

N = m.g + m.a

N = m.(a + g)

Sedangkan jika lift bergerak ke atas mengalami perlambatan -a seperti gambar (d), maka:

ΣFy = m.(-a)

N – w = – m.a

N = w – ( m.a)

N = m.g – m.a

N = m.(g – a)

Lift Dipercepat atau Diperlambat ke Bawah

Perhatikan gambar (e) dan (f) di bawah ini.

 

Gambar (e) merupakan lift bergerak ke bawah dengan percepatan (a), sedangkan Gambar (f) merupakan lift bergerak ke bawah dengan perlambatan (-a), maka komponen gaya pada sumbu y adalah:

ΣF_y = w –N

Jika lift bergerak ke bawah mengalami percepatan a seperti gambar (e), maka:

ΣFy = m.a

w – N = m.a

N = w – m.a

N = m.g – m.a

N = m.(g – a)

Sedangkan jika lift bergerak ke bawah yang mengalami perlambatan -a seperti gambar (f), maka:

ΣFy = m.(-a)

w – N = – m.a

N = w + ( m.a)

N = m.g + m.a

N = m.(g + a)

Contoh Soal

Seseorang yang massanya 60 kg menaiki lift yang sedang bergerak ke atas, ternyata gaya tekan normal bidang terhadap orang itu sebesar 720 N. Jika g = 10 m/s², tentukan percepatan yang dialami lift.

Penyelesaian:

N – w = m.a

720 N – 60 kg . 10 m/s² = 60 kg . a

720 N – 600 N = 60 kg . a

a = 120 N/60 kg

a = 2 m/s²

Jadi, percepatan yang dialami oleh lift adalah 2 m/s².