Eksperimen ini bertujuan untuk mempelajari sifat dan keuntungan mekanis tuas, serta untuk memverifikasi hukum kekekalan energi mekanik menggunakan tuas. Subjek melakukan serangkaian percobaan dengan mengukur gaya, jarak, dan perubahan energi potensial saat mengangkat beban menggunakan tuas. Hasilnya menunjukkan momen gaya kuasa sama dengan momen gaya beban, sesuai dengan konsep keseimbangan

1. puanat$eleilana : naas
B.
PERCOBAAN 10
PESAWAT SEDERHANA: TUAS
TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan inisiswa diharapkan dapat:
1. Memperkirakan gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat benda menggunakan tuas.
2. Menentukan keuntungan mekanis tuas secara teoridan percobaan.
3. Memeriksa hukum kekekalan energi(mekanis) pada tuas.
PENDAHULUAN
Tuas adalah setiap benda yang dapat berputar pada suatu poros (sumbu) yang menunpunya.
Poros ini disebut titik tumpu. Titik tumpu tuas sering disebut futkrum tuas tersebut. Karena katrol
(puli) dapat berputar pada suatu poros, katrol adalah tuas juga. Seperti yang diuraikan pada
percobaan terdahulu, tuas adalah jenis pesawat sederhana yang juga dapat "menggandakan"
gaya. Gaya kecil dapat diubah menjadi menjadi gaya besar, atau kebalikannya.
Pada percobaan yang lalu Anda menggunakan tuas ketika bereksperimen dengan momen gaya.
Sesungguhnya, hal-halyang kita temukan mengenaimomen gaya pada percobaan-percobaan itu
dapat dan akan diterapkan pada tuas yang akan kita tangani sebentar lagi. pada percobaan-
percobaan yang sudah ditemukan bahwa Jumlah atjabar momen-momen gaya pada benda
yang berada pada keadaan seimbang sama dengan nol". Secara matematik ungkapan ini
ditulis sebagai:
Izi = 0........ ......(10.1)
Sebuah benda disebut ada dalam keseimbangan bila benda itu tidak bergerak atau bergerak
tanpa percepatan (bergerak
beraturan). Perlu dikemukakan
di sini bahwa tidak ada yang
namanya 'diam mutlak". Jaadi,
bila akan menerapkan asas
yang disebut di atas, perlu
dipastikan bahwa benda tidak
mengalami percepatan.
Tuas sederhana adalah batang
yang ditumpu pada suatu titik
(Gambar 10.1). Tuas seperti itu
digunakan untuk mengangkat
benda L yang berada pada salah
satu ujungnya, tanpa ada
percepatan, menggunakan gaya
F yang diterapkan pada ujung
lain tuas. Gaya F biasanya
disebut "kuasa"-
Jarak antara titik tumpu dan kuasa disebut lengan kuasa, dan akan dinyatakan dengan /e. Jarak
antara beban I dan titik tumpu disebut lengan beban dan akan dinyatakan dengan I
Gambar 10.1
Tuas
P
29

2. posanat $e)atlana : naas
Jika tuas ada dalam keadaan setimabang, atau bergerak tanpa percepatan, tuas dalam keadaan
untuk setimabang, yaitu mengacu ke Gambar 10.1:
Atau,
Kuasakali lengan kuasa = beban kali lengan
Persamaan itu menyatakan bahwa perbandingan antara kuasa dan beban berbanding terbalik
dengan perbandingan lengan kuasa dan lengan beban, atau momen gaya kuasa sama dengan
momen gaya beban. lni berarti bahwa makin pendek lengan beban, makin kecil kuasa yang
diperlukan untuk mengangkat beban (tanpa percepatan).
Perbandingan (hasil bagi) antara beban L dan kuasan L disebut "keuntungan mekanis" (K.M.)
pesawat. Jadi, keuntungan mekanis teoretis tuas adallah, dengan mengacu ke persamaan (10.2
M.A.=L =lL ..................(10.3)
Llr
Tinjau tuaas dari sudut pandang usaha (kerja) dan energi. Usaha dapat dipandang sebagai
proses perubahan energi. Pada Gambar 10.1, bila kuasa F memindahkan bebean sejauh dr
untuk mengangkat eban sejauh ds ke atas, usaha yang dilakukan oleh kuasa adalah
Karena usaha ini, terjadi perubahan energi potensialbeban. Besar perubahan ini adalah:
LlJv= Lx du.."""'.." """""(10'4)
Dari geometri dapat diturunkan bahwa dr : dt = lr I ly atau, d7 - !t+. Dengan
lL
mensubstitusikan nilai ini dan nilai F ke dalam persamaan (10.a) (ke dalam F x dp) diperoleh:
F x dp= rr!* ot,*"
= L x dr.......
tF ,L """""""""(10'5)
Persamaan (10.5) menyatakan bahwa banyaknya usaha yang dilakukan untuk mengangkat
benda menggunakan tuas sama dengan perubahan energi potensial benda. lni sesuai dengan
hukum kekekalan energi. Jadi, secara teori, tidak ada perubahan energi yang terkait dengan
proses ini.Pada percobaan ini kita akan memverifikasi beberapa persamaan di atas dengan
membandingkan hasil perhitungan teoretis dengan hasileksperimen (oercobaan).
C. ALATPERCOBAAN
Papan percobaan Tuas
Beban bercelah dan penggantung beban Pasak Penumpu
Neraca Pegas Puli
Mistar Talinilon
30

3. TaanatSc)etlaaa : nuas
D. PERSIAPAN PERCOBAAN
1. Pasang beberapa beban pada
penggantung beban, dan
asumsikan beban tersebut sebagai
benda yang akan diangkat
menggunakan tuas.
2. Ukur berat beban menggunakan
neraca pegas. Atau, jika massa
beban diketahui, Anda dapat
menghtung beban dengan
menggunakan rumus F = mg,
dengan mengambil g = 9,8 m/sz.
Berat beban yang diukur akan
dinyatakan dengan huruf L dan
catat hasil pengukuran/perhitungan
pada Tabel 10.1. L inijuga adalah
gaya yang dibutuhkan untuk
mengangkat beban langsung
tanpa menggunakan pesawat
sederhana dan tanpa percepatan.
3. Rangkai alat percobaan seperti
terlihat pada Gambar 10.2- Tuas dalam posisi horisontal, dan titik penumpu di tengah tuas,
kira-kira dipusat gravitasi tuas. Hal ini untuk menhindari penyertaan berat tuas dalam
perhitungan.
4' Tempatkan puli dan neraca pegas sedemikian rupa sehingga tali yang merentang dari puli
dan neraca pegas tidak mengganggu gerak tuas.
5' Beri ruang bagi neraca pegas secukupnya sehingga neraca pegas dapat digerakkan dengan
bebas ke atas selama mengangkat beban.
Anda akan mengukur jarauperpindahan beban dan neraca pegas ke atas. Jadi, Anda
memerlukan acuan untuk mengukur jarak ini. Tentukan acuan yang diperlukan. Misalnya
gunakan ujung bawah beban dan ujuang bawah neraca pegas. Gambar 10.2.
6' Gunakan spidol papan tulis putih (whife board) untuk menggambar garis acuan untuk kuasa
dan beban (lihat contoh pada Gamb ar 10.2).
E. LANGKAHPERCOBAAN
1' Beri ketukan pada papan percobaan beberapa kali untuk menghilangkan pengaruh gesekan
yang ada pada sistem alat percobaan.
2' Baca neraca pegas. lni adalah gaya F. catat nilai tersebut pada kolom yang sesuai pada
Tabel 10.1.
3' Ukur lengan beban [, jarak dari beban ke titik penumpu. catat hasil pengukuran ini pada
kolom yang sesuai pada Tabel 10.1.
4' Ukur lengan gaya /e, jarak dari gaya ke titik penumpu. Catat hasil pengukuran ini pada kolom
yang sesuai pada Tabel 10.1.
Gambar 10.2
Rangkaian percobaan
31

4. pesanae $a)etfiana : cLuas
5. Secara perlahan, angkat beban dengan cara mengangkat neraca pegas vertikal pada jarak
yang mudah diukur dr dan tandai posisi baru neraca pegas.
6. Beri ketrikan beberapa kali pada papan percobaan untuk menghilangkan pengaruh gesekan
pada sistem alat percobaan.
7. Tandai posisi baru neraca pegas dan beban.
8. Ukurjarak de dan catat hasil pengukuran pada kolom yang sesuai pada Tabel 10.1.
9. Baca besar gaya F dari neraca pegas dan cata hasil tersebut pada kolom yang sesuai pada
Tabel 10.1.
10. Tandai posisi baru beban, dan ukur jarak beban terangkat ds. Catat hasil percobaan pada .
kolom yang sesuai pada Tabel 10.1.
11. Ulangi langkah-langkah yang diperlukan percobaan di atas dengan beban yang berbeda
untuk melengkapi kolom-kolom data pada baris kedua Tabel 10.'t di bawah baris beban L,
lengan beban [, Gaya F, Lengan gaya ft, dr dan dr.
Tabel 10.1
Beban
r (N)
Lengan
beban
l.(m)
Momen
Beban
ct= Lxlt
(Nml
Usaha
F(N)
Lengan
Usaha
lr (m)
Momen Gaya
(usaha)
+= FxIr(Nm)
K.M.
Perc.
ti)
K.M.
Teori
,L
lF
d(m)
AEp=
Lxdy.
(J)
dr(m)
Wr=
Fr&
(J)
F. PERHITUNGAN
Lengkapi kolom kosong pada Tabel 10.1 dengan nilai yang didapatkan melalui perhitungan data
yang sesuai dan persamaan yang diberikan ke dalam tabel.
G. PERTANYAAN
Dasarkan jawaban Anda pada data yang ada pada Tabel 10.1!
1. Apa yang dapat Anda katakan tentang nilai momen gaya beban dan nilai dari momen gaya
dari usaha yang diberikan? Jelaskan jawaban Anda!
2. Apa yang dapat Anda katakan tentang nilai keuntungan mekanik (K.M.) menurut hasil
percobaan ini dan nilai K.M. menurut teori? Jelaskan jawaban Anda!
3. Menunjukkan hukum kekekalan energi mekanikkah percobaan dengan tuas ini? Jelaskan
jawaban Anda!
32