Pesawat sederhana adalah alat sederhana yang dipergunakan untuk mempermudah manusia melakukan usaha. Pesawat sederhana berdasarkan prinsip kerjanya dibedakan menjadi :
1. Tuas/pengungkit,
2. Bidang miring,
3. Katrol dan
4. Roda berporos/roda bergandar.
Pesawat sederhana mempunyai keuntungan mekanik yang didapatkan dari perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa sehingga memperingan kerja manusia.
1. Tuas
Tuas/pengungkit berfungsi untuk mengungkit, mencabut atau mengangkat benda yang berat.
Bagian-bagian pengungkit:
A = titik kuasa
T = titik tumpu
B = titik beban
F = gaya kuasa (N)
w = gaya beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)
T = titik tumpu
B = titik beban
F = gaya kuasa (N)
w = gaya beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)
Jenis-jenis tuas:
1. Tuas Jenis pertama
Yaitu tuas dengan titik tumpu berada diantara titik beban dan titik kuasa.
1. Tuas Jenis pertama
Yaitu tuas dengan titik tumpu berada diantara titik beban dan titik kuasa.
Contoh :
2. Tuas Jenis kedua
Yaitu tuas dengan titik beban berada diantara titik tumpu dan titik kuasa
Contoh : gerobak beroda satu, alat pemotong kertas, dan alat pemecah kemiri, pembuka tutup botol. i
3. Tuas Jenis ketiga
Yaitu tuas dengan titik kuasa berada diantara titik tumpu dan titik beban.
Yaitu tuas dengan titik kuasa berada diantara titik tumpu dan titik beban.
Contoh :sekop yang biasa digunakan untuk memindahkan pasir.
Keuntungan Mekanik Tuas
Keuntungan mekanik pada tuas adalah perbandingan antara gaya beban (w) dengan gaya kuasa (F), dapat dituliskan sebagai :
$ KM =\frac{w}{F}=\frac{lk}{lb}$
KM = Keuntungan Mekanis
w = berat benda
F = gaya
lk = lengan kuasa
lb =lengan beban
Keuntungan mekanik pada tuas bergantung pada masing-masing lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, maka keuntungan mekaniknya akan semakin besar.
2. Bidang Miring
Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan lintasan yang miring.
Prinsip Kerja Bidang Miring
Keuntungan mekanik bidang miring
Keuntungan mekanik bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan. Keuntungan mekanik bidang miring dirumuskan dengan perbandingan antara panjang (s) dan tinggi bidang miring (h).
Keuntungan mekanik bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan. Keuntungan mekanik bidang miring dirumuskan dengan perbandingan antara panjang (s) dan tinggi bidang miring (h).
$ KM =\frac{w}{F}=\frac{s}{h}$
KM = Keuntungan Mekanis
w = berat benda
F = gaya
s = panjang papan
h =tinggi bidang miring
Pemanfaatan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari terdapat pada tangga dan jalan di daerah pegunungan.
3. Katrol
Katrol merupakan roda yang berputar pada porosnya. Biasanya pada katrol juga terdapat tali atau rantai sebagai penghubungnya. Berdasarkan cara kerjanya, katrol merupakan jenis pengungkit karena memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi tiga, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.
1. Katrol Tetap
Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berpindah pada saat digunakan. Katrol jenis ini biasanya dipasang pada tempat tertentu. Contoh : katrol yang digunakan pada tiang bendera dan sumur timba
Pada katrol tetap, panjang lengan kuasa sama dengan lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 1, artinya besar gaya kuasa sama dengan gaya beban.
$F=w$
2. Katrol Bebas
Berbeda dengan katrol tetap, pada katrol bebas kedudukan atau posisi katrol berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.
Berbeda dengan katrol tetap, pada katrol bebas kedudukan atau posisi katrol berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.
Keuntungan mekanik
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol bebas adalah 2, artinya besar gaya kuasa sama dengan setengah dari gaya beban.
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol bebas adalah 2, artinya besar gaya kuasa sama dengan setengah dari gaya beban.
$F=\frac{1}{2}w$
3. Katrol Majemuk
Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat beserta bergeraknya katrol bebas ke atas.
Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat beserta bergeraknya katrol bebas ke atas.
Keuntungan mekanik pada katrol majemuk adalah sejumlah tali yang digunakan untuk mengangkat beban.
$ KM =\frac{w}{F}$
4. Roda berporos
Roda berporos merupakan roda yang di dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.
Jenis-jenis Roda Lainnya
1. Roda Setali
Roda Setali yaitu dua buah roda atau lebih yang dihubungkan dengan tali. Contohnya : Roda sepeda yang dihubungkan dengan rantai, dan roda sepeda motor yang dihubungkan dengan rantai.
2. Roda Sepusat
Roda sepusat, yaitu dua buah roda atau lebih yang memiliki pusat yang sama. Contohnya : Roda pada mobil truk.
3. Roda Bersinggungan
Roda bersinggungan, yaitu dua buah roda atau lebih yang saling bersinggungan satu sama lain. Contohnya : Roda pada bagian dalam jam.
LATIHAN SOAL
Nomor 1
Jika besar gaya $F$ adalah 60 Newton, tentukan :
a. Keuntungan mekanik bidang miring
b. Berat beban
Nomor 2
Seorang anak sedang mengungkit sebuah batu, tampak seperti gambar berikut!
Nomor 3
Seorang pekerja pada bangunan menaikan pasir dengan cara seperti terlihat pada gambar
Tentukan gaya yang dikeluarkan oleh pekerja untuk mengangkat beban seberat 50 N dan keuntungan mekanik dari katrol tersebut!
Nomor 4
Sistem katrol digunakan pada suatu proyek bangunan tampak seperti gambar berikut
Nomor 5
Perhatiakan gambar berikut!
Berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik beban?
Nomor 6
Perhatikan gambar berikut!
Besar kuasanya adalah?
Nomor 7
Perhatikan gambar!
Keuntungan mekanis dari tuas di atas adalah....
Nomor 8
Suatu peti peralatan berat akan dinaikan dengan menggunakan papan sebagai bidang miring seperti pada gambar berikut
Agar gaya dorong setengah dari berat peti sesungguhnya, harus disediakan papan dengan panjang....
Nomor 9
Seseorang hendak mengangkat sebuah beban dengan memakai katrol tunggal bergerak. Jika berat beban tersebut adalah 1.000 N, maka besar gaya yang harus diberikan orang tersebut adalah ....
Nomor 10
Nomor 10
Seorang pekerja hendak menaikan sebuah almari besi ke bak belakang truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar !
a. Gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikan almari
b. Keuntungan mekanik bidang miring
Nomor 11
Seorang anak memodifikasi sebuah katrol dan bidang miring untuk menaikan sebuah balok seperti terlihat pada gambar berikut!
Tentukan :
a. Gaya yang diperlukan anak untuk menaikan balok
b. Keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring
Nomor 12
Perhatikan gambar berikut!
a. Tentukan tuas jenis keberapa dari gambar di atas!
b. Tentukan nilai keuntungan mekanis dari tuas di atas!
c. Tentukan panjang lengan kuasa!
d. Jika panjang balok adalah 100 cm dengan berat yang sama, tentukan kuasa yang diperlukan!
e. Jika panjang balok adalah 125 cm dengan besar kuasa yang sama, tentukan massa bola yang dapat diangkat tuas tersebut!
Nomor 13
Sebuah benda berada pada bidang miring licin seperti yang ditunjukan oleh gambar berikut
a. Panjang sisi alas bidang miring di atas adalah ...
b. Besar keuntungan mekanis dari bidang miring di atas adalah ...
c. Besar gaya F yang diperlukan agar benda tidak turun adalah ....
d. Jika massa benda diubah 1/2 kali lipat dari semula, tentukan gaya F yang diperlukan!
e. Jika tinggi bidang miring di atas diubah menjadi 100 cm. Gaya F yang diperlukan adalah ...
Nomor 14 : SOAL UN
Perhatikan gambar berikut!
Sebuah troli yang beratnya 10 N ditarik dari dasar bidang miring sehingga mencapai puncak bidang miring. Besarnya gaya F yang diperlukan adalah ....
A. 15,0 N
B. 12,5 N
C. 5,0 N
D. 2, 5 N
Nomor 15 : SOAL UN
Perhatiakn gambar berikut!
Dari keempat pesawat sederhana di atas yang menggunakan prinsip bidang miring adalah ....
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 2 dan 3
D. 3 dan 4
Nomor 16 : SOAL UN
Pesawat sederhana berikut yang menerapkan prinsip tuas adalah ....
A.
B.
C.
D.
Perhatikan gambar pesawat sederhana berikut!
Pesawat sederhana berikut yang prinsip kerjanya sama dengan pesawat sederhana di atas adalah ....
Nomor 18 : SOAL UN
Perhatikan tuas seperti gambar berikut!
Penumpu P dapat digeser-geser sepanjang papan AC. Kuasa mempunya nilai terbesar jika penumpu P diletakan ....
A. tepat di titik B
B. antara A dan B
C. mendekati A
D. mendekati C
Nomor 19 : SOAL UN
Perhatikan gambar bidang miring berikut!
Sebuah balok dengan berat 300 N diletakan pada bidang miring licin seperti gambar. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk menarik balok tersebut dari P ke Q?
A. 120 N
B. 180 N
C. 300 N
D. 480 N
Nomor 20 : SOAL UN
Beberapa bidang miring mempunyai ukuran seperti gambar
yang memiliki keuntungan mekanis sama adalah bidang miring ....
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 3 dan 4
Nomor 21 : SOAL UN
perhatikan gambar berikut!
Untuk memindahkan benda yang beratnya 3.000 N dari titik A ke titik B diperlukan gaya sebesar F. Jika gesekan antara benda dan papan diabaikan, sedangan s = 5 m dan h = 3 m, maka gaya F yang diperlukan sebesar ....
A. 5.000 N
B. 3.600 N
C. 1.800 N
D. 200 N
Nomor 22 : SOAL UN
Dalam suatu keluarga terdapat 5 orang dengan berat masing-masing : Ayah = 80 N, Ibu = 50 N, Anton = 40 N, Budi =25 N dan Cyntia = 8 N. Mereka bermain jungkat-jungkit seperti tampak pada gambar berikut!
Agar dalam posisi setimbang, yang menduduki posisi P dan Q adalah ....
A. Ibu dan Anton
B. Anton dan Budi
C. Budi dan Cyntia
D. Anton dan Cyntia
Nomor 23 : SOAL UN
Perhatikan gambar berikut!
Berat beban yang dapat terangkat adalah ....
A. 150 N
B. 250 N
C. 500 N
D. 750 N
Nomor 24 : SOAL UN
Perhatikan gambar katrol berikut!
Gaya dan keuntungan mekanik yang diperlukan pada katrol di samping adalah ....
A. 600 N dan 2
B. 300 N dan 3
C. 300 N dan 2
D. 200 N dan 2
ULANGAN PESAWAT SEDERHANA
1 Komentar
Terima kasih sangat bermanfaat
BalasHapus