Contoh Soal Manfaat Pesawat Sederhana
Contoh Soal Manfaat Pesawat Sederhana - Sebelum mempelajari tentang pesawat sederhana, kita harus menguasai konsep tentang gaya, usaha, dan energi. Kita telah mengetahui tentang gaya yang dilambangkan F, usaha yang dilambangkan W dan energi yang dilambangkan E. Kita juga telah mengetahui macam-macam gaya, usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari. Sekarang kita telah siap untuk mempelajari pesawat sederhana. Mari kita mulai!
1. Definisi pesawat sederhana
Pesawat sederhana adalah alat bantu yang dipergunakan untuk mempermudah usaha manusia.
2. Keuntungan mekanik
Keuntungan mekanik adalah perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa yang ada pada pesawat sederhana.
Dirumuskan sebagai berikut:
Pesawat sederhana adalah alat bantu yang dipergunakan untuk mempermudah usaha manusia.
2. Keuntungan mekanik
Keuntungan mekanik adalah perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa yang ada pada pesawat sederhana.
Dirumuskan sebagai berikut:
KM = keuntungan mekanik
W = berat beban (N)
F = gaya (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)
W = berat beban (N)
F = gaya (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)
3. Pembagian pesawat sederhana dan pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari
Berdasarkan prinsip kerjanya, pesawat sederhana dibedakan menjadi empat yaitu tuas atau pengungkit, bidang miring, katrol dan roda berporos atau roda bergandar.
Berdasarkan prinsip kerjanya, pesawat sederhana dibedakan menjadi empat yaitu tuas atau pengungkit, bidang miring, katrol dan roda berporos atau roda bergandar.
a. Tuas atau pengungkit
Pengungkit atau tuas merupakan pesawat sederhana yang muncul paling awal. Alat ini terdiri atas lengan beban, lengan kuasa, dan titik tumpu. Lengan beban adalah jarak antara titik tumpu sampai ke beban. Lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu sampai ke kuasa atau tangan. Titik tumpu adalah titik sentuh tuas atau pengungkit pada penumpu. Tuas dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu tuas jenis pertama, tuas jenis kedua, dan tuas jenis ketiga.
a.1 Tuas jenis pertama: Titik tumpu pada tuas jenis pertama terletak di antara kuasa dan beban, atau terletak di antara dua beban. Contoh alat tuas jenis pertama antara lain tang, papan jungkat-jungkit, neraca sama lengan, dan gunting.
a.2 Tuas jenis kedua: Beban pada tuas jenis kedua terletak di antara titik tumpu dan kuasa. Contoh alat tuas jenis kedua antara lain gerobag dorong roda satu, alat pemecah biji, dan alat pembuka tutup botol.
a.3 Tuas jenis ketiga: Kuasa pada tuas jenis ketiga terletak di antara beban dan titik tumpu. Contoh alat tuas jenis ketiga antara lain pinset.
b. Bidang miring
Bidang miring adalah suatu bidang yang permukaannya miring. Semakin curam permukaan bidang miring, semakin besar gaya yang diperlukan sehingga benda yang diangkat semakin berat. Sebaliknya, semakin landai bidang miring, semakin kecil gaya yang diperlukan.
Contoh alat berdasarkan prinsip bidang miring misalnya, sekrup, baji, dan jalan berliku di daerah pegunungan.
Pengungkit atau tuas merupakan pesawat sederhana yang muncul paling awal. Alat ini terdiri atas lengan beban, lengan kuasa, dan titik tumpu. Lengan beban adalah jarak antara titik tumpu sampai ke beban. Lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu sampai ke kuasa atau tangan. Titik tumpu adalah titik sentuh tuas atau pengungkit pada penumpu. Tuas dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu tuas jenis pertama, tuas jenis kedua, dan tuas jenis ketiga.
a.1 Tuas jenis pertama: Titik tumpu pada tuas jenis pertama terletak di antara kuasa dan beban, atau terletak di antara dua beban. Contoh alat tuas jenis pertama antara lain tang, papan jungkat-jungkit, neraca sama lengan, dan gunting.
a.2 Tuas jenis kedua: Beban pada tuas jenis kedua terletak di antara titik tumpu dan kuasa. Contoh alat tuas jenis kedua antara lain gerobag dorong roda satu, alat pemecah biji, dan alat pembuka tutup botol.
a.3 Tuas jenis ketiga: Kuasa pada tuas jenis ketiga terletak di antara beban dan titik tumpu. Contoh alat tuas jenis ketiga antara lain pinset.
b. Bidang miring
Bidang miring adalah suatu bidang yang permukaannya miring. Semakin curam permukaan bidang miring, semakin besar gaya yang diperlukan sehingga benda yang diangkat semakin berat. Sebaliknya, semakin landai bidang miring, semakin kecil gaya yang diperlukan.
Contoh alat berdasarkan prinsip bidang miring misalnya, sekrup, baji, dan jalan berliku di daerah pegunungan.
s = panjang bidang miring (m)
h = tinggi bidang miring (m)
c. Katrol
Katrol adalah sebuah benda berbentuk roda dengan bagian tepi beralur dan dapat berputar. Katrol terdiri dari 3 jenis, yaitu: katrol tetap, katrol bergerak, dan sistem katrol (katrol gabungan).
c.1 Katrol tetap: Katrol ini bisa digunakan untuk kerekan timba pada sumur dan kerekan bendera. Rumus yang dipakai:
W . lb = F . lk → W = F
c.2 Katrol bergerak: Katrol bergerak dapat menghasilkan keuntungan mekanik lebih besar dibandingkan katrol tetap. Dengan kata lain, benda yang diangkat dengan katrol bergerak akan lebih ringan dibandingkan dengan jika menggunakan katrol tetap.
c.3 Sistem katrol (katrol gabungan): Sistem katrol atau katrol gabungan dari beberapa katrol dapat menghasilkan keuntungan mekanik paling besar dibandingkan dengan katrol tetap dan katrol bebas. Sistem katrol ini pada umumnya digunakan untuk perlengkapan mobil derek. KM dihitung berdasarkan jumlah tali yang menghubungkan katrol-katrol tersebut.
d. 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 karena meringankan usaha manusia.
d.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.
d.2 Roda Sepusat
Roda sepusat, yaitu dua buah roda atau lebih yang memiliki pusat yang sama. Contohnya : Roda pada mobil truk.
d.3 Roda Bersinggungan
Roda bersinggungan, yaitu dua buah roda atau lebih yang saling bersinggungan satu sama lain. Contohnya : roda pada bagian dalam jam.
Contoh Soal
Massa kotak adalah 80 kg, dipindahkan dari atas tanah ke suatu tempat dengan ketinggian 1,5 m. Berapakah usaha dan gaya yang kita keluarkan bila :
a. kita angkat langsung ke atas !
b. melalui bidang miring sepanjang 4,5 m !
Penyelesaian
Diketahui :
m = 80 kg
g = 10
h = 1,5 m
s = 4,5 m
Ditanya: a dan b?
Jawab:
F = mg
F = 80 x 10
F = 800 N
W = Fh
W = 800 x 1,5
W =1300 J
h = tinggi bidang miring (m)
c. Katrol
Katrol adalah sebuah benda berbentuk roda dengan bagian tepi beralur dan dapat berputar. Katrol terdiri dari 3 jenis, yaitu: katrol tetap, katrol bergerak, dan sistem katrol (katrol gabungan).
c.1 Katrol tetap: Katrol ini bisa digunakan untuk kerekan timba pada sumur dan kerekan bendera. Rumus yang dipakai:
W . lb = F . lk → W = F
c.2 Katrol bergerak: Katrol bergerak dapat menghasilkan keuntungan mekanik lebih besar dibandingkan katrol tetap. Dengan kata lain, benda yang diangkat dengan katrol bergerak akan lebih ringan dibandingkan dengan jika menggunakan katrol tetap.
c.3 Sistem katrol (katrol gabungan): Sistem katrol atau katrol gabungan dari beberapa katrol dapat menghasilkan keuntungan mekanik paling besar dibandingkan dengan katrol tetap dan katrol bebas. Sistem katrol ini pada umumnya digunakan untuk perlengkapan mobil derek. KM dihitung berdasarkan jumlah tali yang menghubungkan katrol-katrol tersebut.
d. 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 karena meringankan usaha manusia.
d.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.
d.2 Roda Sepusat
Roda sepusat, yaitu dua buah roda atau lebih yang memiliki pusat yang sama. Contohnya : Roda pada mobil truk.
d.3 Roda Bersinggungan
Roda bersinggungan, yaitu dua buah roda atau lebih yang saling bersinggungan satu sama lain. Contohnya : roda pada bagian dalam jam.
Contoh Soal
Massa kotak adalah 80 kg, dipindahkan dari atas tanah ke suatu tempat dengan ketinggian 1,5 m. Berapakah usaha dan gaya yang kita keluarkan bila :
a. kita angkat langsung ke atas !
b. melalui bidang miring sepanjang 4,5 m !
Penyelesaian
Diketahui :
m = 80 kg
g = 10
h = 1,5 m
s = 4,5 m
Ditanya: a dan b?
Jawab:
F = mg
F = 80 x 10
F = 800 N
W = Fh
W = 800 x 1,5
W =1300 J
S1
Gaya ungkit pada tuas dapat diperkecil dengan cara berikut, kecuali ....
S2
Sebuah katrol bergerak dapat mengangkat beban 0,5 kuintal beras. Gaya kuasa yang dilakukan adalah....
S3
Sebuah beban dapat diangkat dengan gaya 10 N menggunakan katrol yang keuntungan mekanisnya 4. Berat beban yang diangkat sebesar ....
S4
Perbandingan lengan beban dengan lengan kuasa pada tuas 3 : 5. Jika gaya kuasa sebesar 60 N, maka beban yang dapat diangkat sebesar....
S5
Pada tuas, gaya sebesar 50 N mampu mengangkat beban 150 N. Keuntungan mekanis tuas ini adalah ....
S6
Kuasa sebesar 75 N diperlukan untuk mengangkat sebuah peti dengan katrol bergerak. Jika keuntungan mekanis katrol = 3, maka berat peti adalah....
S7
Sebuah tuas memiliki lengan beban 10 cm dan lengan kuasa 1 m. Jika kita ingin mengangkat beban yang memiliki berat 50 N, gaya yang harus kita gunakan sebesar....
S8
Sebuah tuas panjangnya 4 m. Jika panjang lengan kuasa 3,5 m, keuntungan mekanis tuas tersebut adalah....
S9
Sebuah tuas digunakan untuk mengangkat kotak bermassa 20 kg (perhatikan gambar di bawah).
Jika lengan kuasa dan lengan bebannya memiliki panjang berturut-turut 4 m dan 1 m, maka gaya yang diperlukan untuk mengangkat kotak adalah…(g = 10 m/s2)
S10
Dari keempat pesawat sederhana di atas yang menggunakan prinsip bidang miring adalah....