Pesawat sederhana adalah alat yang dapat memperbesar gaya dan mengubah arah gaya untuk memudahkan pekerjaan manusia. Terdiri dari pengungkit, katrol, bidang miring, roda bergandar, dan gabungan pesawat. Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara gaya beban dan kuasa yang mengukur efisiensi pesawat.

1. PESAWAT
SEDERHANA

2. • Pesawat sederhana adalah alat sederhana yang dapat memudahkan
pekerjaan manusia.
• Alat-alat yang termasuk pesawat sederhana adalah :
1. Pengungkit (lever),
2. katrol (pulley),
3. roda-dan-as (wheel-and-axle),
4. bidang miring (inclined plane),
5. baji (wedge), dan
6. sekrup (scew).
• Gaya yang dikerjakan pada pesawat disebut gaya kuasa, Fk
(istilah populer: kuasa). Gaya yang dihasilkan oleh pesawat disebut
dengan gaya beban, Fb (istilah populer: beban). Perbandingan gaya
beban terhadap gaya upaya, Fb/Fk, disebut dengan keuntungan
mekanis (KM) atau mechanical advantage (MA) pesawat. Secara
matematis dapat dituliskan, b
k
=
F
MA
F

3.  Menghitung keuntungan mekanis dapat menggunakan definisi
kerja. Kerja masukan adalah perkalian gaya kuasa yang Anda
kerjakan, Fk, dan perpindahan tangan Anda, dk. Dengan cara yang
sama, kerja luaran adalah hasil kali antara gaya beban, Fb, dengan
perpindahan yang diakibatkan oleh pesawat, db.
 Keuntungan mekanis diberikan oleh . Untuk sebuah pesawat
ideal, kita juga akan mempunyai .
 Persamaan ini merupakan karakeristik sebuah pesawat yang ideal,
maka keuntungan mekanisnya disebut dengan keuntungan mekanis
ideal atau ideal mechanical advantage, IMA,
Fbdb = Fkdk
b k
k b
F d
F d

b
k
=
F
MA
F
k
b
=
d
MA
d
k
b
=
d
IMA
d

4.  Menghitung jarak berarti akan menghitung keuntungan mekanis
ideal, IMA, sedangkan jika menghitung gayanya berarti akan
menghitung keuntungan mekanis, MA.
 Pada pesawat sederhana, tidak seluruh kerja masukan sama
ditransfer menjadi kerja luaran. Efisiensi dari sebuah mesin
didefinisikan sebagai perbandingan antara kerja luaran (Wl)
terhadap kerja masukan(Wm).
 Efisiensi dapat diungkapkan dalam bentuk keuntungan mekanis
dan keuntungan mekanis ideal,
efisiensi = 100%
MA
IMA


5. PENGUNGKIT
 Pengungkit/Tuas adalah pesawat sederhana yang berbentuk batang
keras yang dapat memutari suatu titik. Berfungsi melipatkan gaya
dan mengubah arah gaya.
Keterangan:
U = titik upaya (tempat gaya bekerja)
Fk = Fb
B = titik beban (tempat beban diletakkan)
T = titik tumpu
lb (lengan beban) = jarak B–T
lk (lengan kuasa) = jarak A–T
Fb = gaya beban
Fk = gaya kuasa
Fk
B
Fb
lb
T
lk
U
Fk = lb x Fb
lk

6.  Prinsip kerja tuas:
Memperbesar gaya, artinya dengan gaya yang kecil dapat
mengangkat atau memindahkan beban yang berat atau
memindahkan benda lebih jauh.
 Pada tuas berlaku hubungan berikut:
atau
Dengan, Fb = berat beban dan Fu = gaya upaya.
 Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara beban dan
kuasa atau perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban.
atau
Fb  db = Fu  du Fu = Fb
b
k
F
MA
F
 k
b
l
IMA
l


7.  Pengungkit (tuas) dibedakan menjadi tiga jenis:
1. Tuas jenis I yaitu tuas dengan susunan T di antara B dan U.
Contohnya:
2. Tuas jenis II yaitu tuas dengan susunan B di antara T dan U.
Contohnya:
3. Tuas jenis III yaitu tuas dengan susunan U di antara T dan B.
Contohnya:

8. KATROL
 Katrol adalah pesawat sederhana berputar yang digunakan untuk
meringankan mengangkut atau menarik benda karena dapat
mengubah arah gaya ketika menarik atau mengangkut beban
tersebut.
 Prinsip kerja katrol: mengubah gaya angkat ke atas pada benda
menjadi gaya tarik ke bawah.
 Macam-macam katrol antara lain:
1. Katrol tetap, yaitu katrol
yang porosnya ditempatkan
pada tempat yang tetap.
Contoh: katrol untuk
menimba air dari sumur.
Fk
Fb
T
Jumlah tali = 1
1

9. Keuntungan mekanis katrol tetap: Dihitung jumlah tari yang
mengangkat beban, yakni 1, artinya tidak ada keuntungan
mekanis, hanya sekedar mempermudah usaha.
2.
Keuntungan mekanis katrol bebas: Sebagaimana jumlah tali
yang mengangkat ke atas, yakni 2, artinya untuk mengangkat
beban seberat F newton hanya diperlukan gaya setengah
newton.
Katrol bebas, yaitu
katrol yang dapat
bergerak bebas saat
digunakan.
Fk
Fb
B
Fk
Jumlah tali = 2
1
2

10. 3. Takal, yaitu katrol majemuk
yang tersusun atas katrol tetap
dan katrol bergerak.
Contoh: katrol dalam alat derek
di pelabuhan.
• Keuntungan mekanis takal:
tergantung banyak katrol dan
tali yang terdapat pada takal,
misalnya takal 4 tali mempunyai
keuntungan mekanis 4. Secara
singkat, untuk katrol, IMA = N.
1 2 3 4
Fb
Fu

11. BIDANG MIRING
 Bidang miring adalah pesawat sederhana yang permukaannya dibuat
miring sehingga dapat mempermudah kerja, misalnya memudahkan
menaikkan benda berat ke atas.
 Prinsip kerja bidang miring: Mengangsur kerja sehingga gaya yang
dibutuhkan lebih kecil, tetapi tidak mengurangi besar kerja yang
dilakukan.
 Manfaat prinsip bidang miring dalam kehidupan sehari-hari
antara lain:
– Untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi.
– Tangga untuk memanjat selalu dibuat atau dipasang miring.
– Jalan di pegunungan selalu dibuat berkelok-kelok, dan memutar
untuk mengurangi kecuraman.
– Alat-alat sehari-hari, misalnya baji, kapak, pisau, dan sekrup.

12.  Persamaan pada bidang miring:
Keterangan:
Fk = gaya angkat (N)
Fb = berat beban (N)
h = tinggi bidang miring (m)
s = panjang bidang miring (m)
 Keuntungan mekanis ideal:
 Persamaan-persamaan di atas berlaku jika bidang miring dianggap
licin sempurna sehingga tidak menimbulkan gesekan.
k b
h
F F
s

s
IMA
h

F
W
s h

13. RODA BERGANDAR (RODA BERPOROS)
 Roda-dan-as adalah pesawat sederhana yang terdiri atas
sebuah roda (alat pemutar) yang dihubungkan dengan sebuah as
yang dapat berputar bersama-sama.
 Keuntungan mekanis ideal roda bergandar:
 Alat-alat yang menggunakan prinsip roda bergandar, antara lain:
– Kemudi mobil atau kapal
– Poros putaran untuk menimba air
– Roda gerinda
– Mixer
Fbeban
As
Roda
Fkuasa
jari-jari kuasa
jari-jari beban
IMA 

14. GABUNGAN PESAWAT SEDERHANA
 Sebuah pesawat gabungan tersusun atas dua atau lebih pesawat yang
tersambung sehingga gaya beban dari pesawat yang satu menjadi
gaya upaya untuk mesin yang kedua.
 Sepeda adalah salah satu contohnya.
Fpada rantai
Fpada pedal
Foleh
rantai
Fpada jalan
Pedal atau sproket/gir
bekerja seperti roda-as. Gaya
kuasa adalah gaya yang Anda
kerjakan pada pedal, Fpada pedal.
Gaya bebannya adalah gaya gir
pada rantai, Fpada rantai.

15.  Rantai memberikan gaya kuasa pada gir roda belakang, Foleh rantai,
sama dengan gaya yang dikerjakan pada rantai. Gir belakang dan
roda belakang bekerja seperti roda-dan-as. Gaya beban adalah
gaya yang dikerjakan oleh roda pada jalan, Fpada jalan. Berdasarkan
Hukum III Newton, permukaan jalan memberikan gaya ke depan
pada roda. Gaya ini menghasilkan percepatan sepeda ke depan.
 Keuntungan mekanis gabungan pesawat sederhana:
 Keuntungan mekanis ideal pada setiap roda-dan-as:
pada jalan
pada pedal
F
MA
F


16. Contoh Soal
1. Berapa gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban (W = 200 N)
dan berapa keuntungan mekanis tuas di bawah ini?
2. Jika massa almari 120 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s2,
tentukan:
a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari
b) keuntungan mekanis bidang miring
3. Lihat gambar di bawah ini.
Berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik beban
tersebut?
0,25 m
1 m

17. Penyelesaian
1. Diketahui: berat beban (Fb) = 200 N
lengan beban (lb) = 0,25 m
lengan kuasa (lk) = 1 m
Ditanya:
a. Fk ...?
b. Keuntungan mekanis tuas (MA) ...?
Jawab :
a. Fk = lb x Fb
lk
= 0,25 x 200
1
= 50 N
b. MA = Fb
Fk
= 200
50
= 4

18. 2. Diketahui : m = 120 kg; g = 10m/s2; h = 1 meter; s = 2 meter
Ditanya : a. Fk ...?
b. MA ...?
Jawab :
a. Fb = W
W = m.g
= 120.10
=1200 N
Fk = h x Fb
s
= ½ x 1200
= 600 N
3. Diketahui : Katrol dgn 3 tali; W = 60 N
Ditanya : F ...?
Jawab :
F = W : 3
F = 60 : 3
F = 20 N
b. MA = Fb
Fk
= 1200
600
= 2

19. Terima Kasih