4. Pengertian
Prinsip kerja pesawat sederhana dikelompokkan
menjadi beberapa bagian, di antaranya :
A.Tuas
B.Katrol
C.Bidang miring
D.Roda gigi
E.Roda berporos.
5. 1. Tuas
Tuas atau pengungungkit adalah
pesawat sederhana yang berbentuk
batang keras dan sempit yang
dapat berputar di satu titik (titik
tumpu)
6. Bagian-bagian Tuas
Berat beban yang akan diangkat
disebut berat beban (w)
Gaya yang digunakan untuk
mengangkat batu atau beban
disebut gaya kuasa (F).
Jarak antara penumpu dan
beban disebut lengan beban (lb)
jarak antara penumpu dengan
kuasa disebut lengan kuasa (lk).
7. Besar usaha yang dilakukan kuasa sama dengan
besarnya usaha yang dilakukan beban.
Wk = Wb
Fk.lk = w.lb
dengan:
Fk = kuasa (N)
w = berat beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)
8. Keuntungan Mekanis
Keuntungan pada pesawat sederhana disebut
Keuntungan Mekanis (KM).
Secara umum keuntungan mekanis
didefinisikan sebagai perbandingan berat
beban (w) dengan kuasa (Fk) atau
perbandingan lengan kuasa (lk) dengan
lengan beban (lb).
9. Contoh Soal :
Perhatikan gambar berikut ini!
6m
F=?
2m
600 N
Apabila beban terletak 2 m dari titik tumpu, maka
gaya dan keuntungan mekanis pada tuas di atas
adalah ....
10. Pembahasan :
Diketahui : Jawab :
Lk = 6 m F . Lk = Lb . w
Lb = 2 m F . 6 m = 2 m . 600 N
w = 600 N F = (1200 Nm) : 6 m = 200 N
Ditanya :
a. F ? KM = w/F = 600 N/200 N = 3
b. KM ?
11. Jenis-jenis Tuas
1. Tuas Jenis Titik tumpu (T)
Pertama berada di antara titik
beban dan titik
kuasa.
Contohnya gunting,
tang pemotong,
gunting kuku, dan
linggis.
12. 2. Tuas Jenis Kedua
Titik beban (w)
berada di antara titik
tumpu dan titik
kuasa.
Contoh tuas jenis
ini, di antaranya
adalah gerobak
beroda satu,
pemotong kertas,
pembuka tutup
kaleng, pembuka
13. 3. Tuas Jenis Ketiga Titik kuasa (K)
berada di antara titik
tumpu dan titik
beban.
Contoh tuas jenis ini
adalah pinset, alat
pancing, dan sekop.
14. Latihan Soal
Seorang anak sedang
mengungkit sebuah batu.
(seperti pada gambar)
Tentukan gaya yang
diperlukan anak!
Perhatikan gambar di samping!
Untuk menahan beban 600
Newton agar berada pada posisi
seimbang, tentukan besar gaya
F yang harus diberikan!
15. Latihan Soal
Sebongkah batu memiliki berat 500N. Batu tersebut
ingin dipindahkan dengan menggunakan batang
besi 1,5 m sebagai pengungkit. Jika panjang kuasa
digunakan 1 m. Hitunglah gaya minimum yang
harus dikeluarkan untuk memindahkan batu!
16. 2. Katrol
Katrol digunakan untuk mengambil air atau
mengangkat beban yang berat. Katrol
merupakan pesawat sederhana yang terdiri dari
sebuah roda beralur dengan seutas tali atau
rantai yang dapat bergerak bolak balik.
Katrol dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu katrol
tunggal tetap, katrol bergerak, dan katrol
berganda.
17. a. Katrol Tunggal Tetap
Katrol berfungsi untuk
membelokkan gaya sehingga berat
beban tetap sama dengan gaya
kuasanya tetapi dapat dilakukan
dengan mudah.
Oleh karena lk = AC dan lb = AB ,
serta lk = lb d a n Fk = w sehingga
keuntungan mekanisnya adalah
18. b. Katrol tunggal Bergerak
Prinsip katrol tunggal bergerak,
mengalihkan gaya tetapi tidak mengubah
arah gaya.
Titik tumpu katrol tunggal bergerak
berada di titik B. Le ng a n b e ba n lb a d a la h
ja ra k A d a n le ng a n kua s a lk a d a la h ja ra k
B
BC. De ng a n d e m ikia n, berlaku
persamaan sebagai berikut.
lk = 2 lb
Jadi, keuntungan mekanis katrol tunggal
bergerak adalah:
19. c. Katrol Takal
Keuntungan mekanis dari katrol
majemuk bergantung pada
banyaknya tali yang dipergunakan
untuk mengangkat beban. Pada
Gambar dapat kamu lihat empat tali
digunakan untuk mengangkat
beban.
Jadi, keuntungan mekanisnya sama
dengan 4. Jika kamu akan
mengangkat beban 100 N, cukup
dengan gaya 25 N saja benda
sudah terangkat.
20. Contoh Soal :
Perhatikan gambar berikut ini!
F Jika berat beban adalah 20 N
dan berat katrol 5 N, hitunglah
besar gaya F yang dibutuhkan
Wk
untuk mengangkat beban jika
gaya gesekan tali dengan katrol
diabaikan!
Wb
21. Pembahasan :
Diketahui : Jawab :
wk = 5 N KM = (wb + wk) / F
wb = 20 N 2 = (20 N + 5 N)/ F
KM = 2 F = 25 / 2 = 12,5 N
Ditanya :
F?
22. Latihan Soal
Seorang pekerja pada bangunan
menaikkan pasir dengan cara
seperti terlihat pada gambar di
samping ! Tentukan gaya yang
dikeluarkan oleh pekerja untuk
beban seberat 50 N, dan
keuntungan mekanik dari katrol!
23. Latihan Soal
Sistem katrol digunakan pada
suatu proyek bangunan seperti
gambar di samping! Tentukan
gaya yang diperlukan untuk
menaikkan beban seberat 120
Newton!
24. Latihan Soal
Lihat gambar di samping!
Berapakah gaya yang diperlukan
untuk menarik beban?
Beban seberat 1600N diangkat
dengan menggunakan sistem katrol
seperti gambar di bawah. Tentukan
besar kuasa yang dibutuhkan untuk
mengangkat beban tersebut!
25. 3. Bidang Miring
Bidang miring adalah
pesawat sederhana yan
gtersusun dari suatu
permukaan miring yang
berpenampang berbentuk
segitiga. Bidang Miring
berfungsi sebagai
pengalih gaya.
26. 3. Bidang Miring
Keuntungan mekanis bidang miring adalah
perbandingan panjang (s) dan tinggi bidang miring (h).
KM = w/ = s/
F h
Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar
keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya
kuasa yang harus dilakukan.
27. Contoh Soal :
Sebuah mobil mempunyai berat 8000 N naik ke
sebuah bukit berbentuk bidang miring dengan
panjang 5 m dan tingggi 2 m dari jalan datar, maka
gaya dorong F minimum agar mobil dapat menaiki
bukit adalah ....
28. Pembahasan :
m
m h=2
5
s=
F N
w= 8000
Diketahui : Jawab :
w = 8000 N w/F = s/h
s=5m 8000 N / F = 5 m/2 m
h=2m
F = 16000 Nm / 5m = 3200 N
Ditanya :
F=?
29. Latihan Soal
Sebuah kardus berisi buku seberat 600N ingin
dipindahkan ke atas sebuah meja dengan tinggi 1m.
Jika pada saat memindahkanya digunakan papan
miring dengan panjang 3m berapakah gaya dorong
minimal yang dibutuhkan untuk memindahkan kardus
tersebut ?
30. Latihan Soal
Seorang pekerja hendak
menaikkan sebuah almari besi
ke bak belakang truk dengan
menggunakan bidang miring
seperti gambar di atas. Jika
massa almari 120 kg, dan
percepatan gravitasi 10 m/s2,
tentukan:
a. Gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk
menaikkan almari
b. Keuntungan mekanik bidang miring
31. Latihan Soal
Seorang anak memodifikasi
sebuah katrol dan bidang
miring untuk menaikkan
sebuah balok seperti terlihat
pada gambar berikut
Tentukan :
a. gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok
b. keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang
miring
32. 4. Roda Gigi atau Gir
Roda gigi adalah sepassang roda bergigi yang saling
berhubungan sehingga sepasang roda bergigi tersebut
dapat digunakan untuk menambah atau mengurangi gaya,
disamping mengubah besar dan arah kecepatan putaran.
Roda gigi besar memberikan gaya yang lebih besar
sehingga gaya kuasa yangdiperlukan lebih kecil tetapi
kecepatan putaran lebih lambat.
Sebaliknya roda gigi kecil memberikan
kecepatan putaran lebih cepat namun
gaya yang dihasilkan lebih kecil
sehingga diperlukan gaya kuasa yang
lebih besar.
33. 5. Roda berporos
Roda berporos adalah pesawat
sederhana yang terdiri dari sebuah
roda (alat pemutar) yang
dihubungkan dengan gandar yang
dapat berputar bersama – sama.
Keuntungan mekanis roda berporos :
KM = Jari – jari roda / jari – jari gandar = w/F
Contoh penggunaan Roda berporos : setir mobil, setir
kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan
gerinda.
