PESAWAT SEDERHANA
BAB III
USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA
KOMPETENSI DASAR
3.3 Menjelaskan konsep usaha, pesawat sederhana, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari termasuk kerja otot pada struktur rangka manusia
KOMPETENSI INDIKATOR
- Kerja/Usaha
- Jenis pesawat sederhana
- Keuntungan mekanik
- pesawat sederhana pada otot dan rangka manusia
- Titik tumpu, adalah titik yang menjadi tumpuan beban dan sifatnya tetap.
- Titik beban, adalah tempat melekatnya beban.
- Titik kuasa, adalah tempat diberikannya gaya kuasa.
Berdasarkan cara kerjanya, jenis pesawat sederhana dibedakan menjadi empat, yaitu tuas atau pengungkit, bidang miring, katrol, dan roda berporos. Masing-masing dari jenis pesawat sederhana tersebut memiliki fungsi dan keuntungannya masing-masing.
Namun, secara garis besar jenis pesawat sederhana tersebut alat yang berguna untuk memudahkan pekerjaan manusia. Keuntungan dari penggunaan pesawat sederhana yaitu mempunyai mekanik yang diperoleh dari perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa sehingga menjadikan ringan suatu pekerjaan.
1. Pengungkit
Pengungkit adalah pesawat sederhana berupa batang keras yang dapat berotasi suatu titik tumpu. Perhatikan gambar berikut.
Keterangan:
F = gaya kuasa (N);
w = beban (N);
Lk = lengan kuasa (m); dan
Lb = lengan beban (m).
Prinsip kerja pengungkit adalah dengan gaya kecil, beban berat mampu dipindahkan. Coba Quipperian perhatikan gambar di atas, kira-kira bagaimana cara memperkecil gaya?
Gaya bisa diperkecil dengan cara memperpendek lengan beban. Jika lengan bebannya pendek, maka lengan kuasanya akan semakin panjang. Semakin panjang lengan kuasa, semakin kecil gaya yang dibutuhkan. Secara matematis, hubungan antara F, w, Lk, Lb dirumuskan sebagai berikut.
Berdasarkan posisi titik tumpu, titik beban, dan titik kuasanya, pengungkit dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.
a. Pengungkit jenis 1
Pengungkit jenis 1 adalah pengungkit yang titik tumpunya berada di antara titik beban dan titik kuasa. Jenis ini merupakan bentuk dasar dari suatu pengungkit. Contoh pengungkit jenis 1 adalah jungkat-jungkit, gunting, tang, palu, linggis, dan sebagainya.
b. Pengungkit jenis 2
Suatu pengungkit dikatakan berjenis 2 jika titik bebannya berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh pengungkit jenis 2 adalah gerobak dorong, pembuka tutup botol, pemecah kemiri, dan sebagainya.
c. Pengungkit jenis 3
Pengungkit jenis 3 adalah pengungkit yang memiliki titik kuasa di antara titik beban dan titik tumpu. Contoh pengungkit jenis 3 adalah pinset, alat pancing, stapler, lengan saat memegang benda, dan sebagainya.
Saat menggunakan pengungkit, sebenarnya kamu sudah mendapatkan suatu keuntungan. Keuntungan itu disebut sebagai keuntungan mekanis. Secara matematis, keuntungan mekanisnya dirumuskan sebagai berikut.
Dengan KM = keuntungan mekanis.
2. Bidang Miring
Bidang miring adalah pesawat sederhana yang berupa papan/ bidang yang dibuat miring. Hal itu bertujuan untuk memperkecil usaha saat memindahkan beban yang berat. Semakin landai bidang miring, gaya yang diberikan semakin kecil. Sebaliknya, semakin curam bidang miring, gayanya semakin besar.
Perhatikan gambar berikut.
Keterangan:
F = gaya (N);
w = beban (N);
h = tinggi papan (m); dam
s = panjang papan (m).
Secara matematis, hubungan antara F, w, h, dan s dirumuskan sebagai berikut.
Contoh peralatan yang memanfaatkan prinsip bidang miring adalah tangga yang dibuat berkelok-kelok, pisau, kapak, sekrup, dan sebagainya.
Keuntungan mekanis yang akan kamu dapatkan saat menggunakan bidang miring dirumuskan sebagai berikut.
KM = lb/lf
Keterangan: KM =Keuntungan mekanik
lb = lengan beban
lf = kuasa
3. Katrol
Katrol adalah pesawat sederhana berupa roda beralur yang dikelilingi oleh tali. Prinsip kerja katrol adalah mengubah arah kerja gaya sehingga beban bisa terangkat dengan mudah. Ternyata, katrol memiliki kesamaan dengan pengungkit lho, yaitu terdiri dari titik tumpu, titik kuasa, dan titik beban. Secara umum, katrol dibagi menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.
a. Katrol tetap
Katrol tetap adalah katrol yang posisinya selalu tetap saat digunakan. Contoh katrol tetap bisa kamu lihat di gambar berikut.
Berdasarkan gambar di atas, O berperan sebagai titik tumpu, B sebagai titik beban, dan A sebagai titik kuasa. Dengan demikian, OB = lengan beban dan OA = lengan kuasa. Katrol jenis ini biasa digunakan sebagai pengerek timba di sumur. Keuntungan mekanis katrol tetap, dirumuskan sebagai berikut.
Oleh karena besarnya gaya kuasa digunakan sepenuhnya untuk menarik beban w, maka F = w. Artinya, keuntungan mekanis katrol tetap bernilai 1.
b. Katrol bergerak
Katrol bergerak adalah katrol yang ikut bergerak/ berubah posisi saat digunakan. Contoh katrol bebas bisa kamu lihat di gambar berikut.
Berdasarkan gambar di atas, B berperan sebagai titik tumpu, O sebagai titik beban, dan A sebagai titik kuasa. Dengan demikian, BO = lengan beban dan BA = lengan kuasa. Keuntungan mekanis katrol bergerak adalah 2 karena beban ditopang oleh 2 tali. Katrol jenis ini biasa dipakai untuk mengangkat adonan semen ke lantai atas pada saat pembangunan gedung atau rumah.
c. Katrol majemuk
Katrol majemuk adalah perpaduan antara katrol tetap dan katrol bergerak. Semakin banyak katrol yang digunakan, semakin mudah digunakan untuk mengangkut suatu barang. Keuntungan mekanis katrol majemuk bisa dilihat dari banyaknya tali. Contohnya sebagai berikut.
Katrol majemuk di atas terdiri dari dua katrol bergerak dan 1 katrol tetap. Ketiga katrol dihubungkan oleh sebuah tali sedemikian sehingga terbentuk tiga lilitan tali sesuai nomor di atas, yaitu 1, 2, dan 3. Oleh karena itu, keuntungan mekanisnya = 3.
Conso :
Seorang anak sedang mengungkit batu seperti terlihat pada gambar berikut.
Besarnya kuasa yang diperlukan anak untuk dapat mengungkit batu adalah ….
Pembahasan
Diketahui:
- W= 360N
- Lk= 180cm
- Lb= 20cm
Ditanya: F= …?
Dijawab:
W/F = Lk/Lb
360N/F = 180cm/20cm
180F= 7200N/180
F= 40N
Komentar
Posting Komentar