Pesawat Sederhana

by

Pesawat Sederhana

Pesawat Sederhana – Rumus, Contoh, Bidang Miring, Tuas & Gambar – DosenPendidikan.Com – Banyak kehidupan sehari-hari yang tampak biasa-biasa saja, tetapi tidak seperti itu bagi seorang fisikawan. Kejadian-kejadian tersebut selalu saja menimbulkan pertanyaan-pertanyaan. Sebagai contoh, ketika kamu ingin mencabut paku yang tertancap di dinding, kamu akan sulit bahkan tidak mampu melakukannya tanpa bantuan alat. Jika kamu menggunakan catut, pekerjaan itu akan mudah dilakukan. Mengapa mencabut paku dengan catut terasa lebih mudah?

Mengapa dayung dapat menggerakkan perahu dengan tenaga yang tidak terlalu besar? Jawaban dari pertanyaan-pertanyaan ini akan kamu temukan dalam pembelajaran berikut ini. Gilang dan Garin sedang membantu ayah dan ibu mereka yang sedang berkemas karena keluarga mereka akan pindah ke luar kota. Sebagian barang dimasukkan ke dalam kotak kayu besar.Tentu saja kotak ini sangat berat.

Ketika kotak ini akan dipindahkan ke bak mobil, permasalahan baru timbul. Mereka hanya mampu mendorong atau menarik kotak, tetapi tidak mampu mengangkat kotak secara vertikal ke atas.Bagaimana mereka menyelesaikan masalah ini? Ayah mereka menggunakan papan kayu untuk membuat sebuah bidang miring antara tanah dan bak mobil. Dengan cara demikian, mereka dapat mendorong kotak tersebut melewati bidang miring. Ternyata, dengan bantuan bidang miring ini mereka mampu menaikkan kotak berat ke dalam bak mobil.

Definisi Pesawat Sederhana

Dalam kehidupan kita sehari-hari, banyak hasil teknologi yang kita manfaatkan, misalnya mobil, sepeda motor, pesawat terbang dan sebagainya. Alat-alat tersebut sangat rumit cara bekerjanya.

Dan kita tidak menduga bahwa alat-alat tersebut merupakan pengembangan dari pesawat sederhana. Alat untuk mempermudah dan mempercepat melakukan kerja disebut pesawat.Pesawat yang dirancang sangat sederhana dan dibuat dengan bahan yang sederhana disebut pesawat sederhana.

Dalam kehidupan sehari-hari, pesawat sederhana digunakan dengan tujuan untuk :

  • Memperbesar gaya atau kemampuan,
  • Mengubah arah yang dilakukan, dan
  • Memperbesar kecepatan atau untuk melakukan perpindahan yang besar.

Jenis-Jenis Pesawat Sederhana

  • Tuas (Penngukit)

Diagram dari bagian-bagian tuas

 

Paku yang menancap di dinding dapat dicabut dengan mudah menggunakan catut. Catut termasuk  pesawat sederhana yang digolongkan sebagai tuas. Sistem kerja tuas terdiri atas tiga komponen, yaitu beban, titik tumpu, dan kuasa. Beban adalah benda yang akan dipindahkan atau dicabut.

Baca Juga : Pertidaksamaan Linear Satu Variabel

Pada contoh mencabut paku, yang menjadi bebannya adalah paku yang menancap di dinding.Titik tumpunya adalah bagian catut yang berada di antara beban dan tangan. Kuasa adalah gaya yang diberikan oleh tangan untuk mendorong tuas. Dari penjelasan di atas diperoleh kesimpulan bahwa tuas adalah pesawat sederhana yang memiliki lengan yang berputar pada sebuah titik tumpu. Perbandingan antara beban dan kuasa adalah sama dengan perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban.

Titik tempat tuas bertumpu disebut titik tumpu (T), ujung batang (tuas) tempat beban diangkat disebut titik beban (B) dan pangkal batang yang ditekan atau diangkat untuk mengimbangi gaya berat beban disebut titik kuasa (K). Jarak titik beban ke titik tumpu disebut lengan beban (lB) dan jarak titik kuasa ke titik tumpu disebut lengan kuasa (lk).  Jika gaya berat beban WB diimbangi gaya kuasa Fk, dalam keseimbangan tuas berlaku hubungan :

Beban x lengan beban = kuasa x lengan kuasa

Beban x lengan beban

Keuntungan mekanik (KM) sebuah tuas adalah perbandingan antara gaya berat beban dan gaya kuasa atau perbandingan antara lengan kuasa dengan lengan beban, dirumuskan sebagai berikut :

Keuntungan mekanik

Tuas dapat dibedakan menjadi 3 jenis. Pembagian ini berdasarkan pada letak titik gaya, titik beban, titik tumpu.

  • Tuas Jenis Pertama

Jenis tuas ini mempunyai ciri titik tumpunya terletak di antara titik gaya (kuasa) dan titik beban. Perhatikan sebuah catut yang digunakan untuk mencabut paku.Letak titik tumpu berada di antara beban dan tangan kamu.Dengan demikian catut termasuk tuas jenis pertama.

Skema prinsip kerja tuas jenis pertama

Contoh lain adalah gunting, tang, linggis, palu pencabut paku,neraca lengan.

Baca Juga : Persamaan Linear Satu Variabel

  • Tuas Jenis Kedua

Tuas Jenis Kedua

Jenis tuas ini mempunyai ciri titik beban terletak di antara titik gaya (kuasa) dan titik tumpunya. Perhatikan sebuah pembuka botol yang digunakan untuk membuka botol! Letak titik bebannya terletak di antara titik tumpu dan titik kuasa.Dengan demikian, pembuka tutup botol termasuktuas jenis kedua. Contoh lain adalah gerobak dorong, pembuka kelereng, pemotong kertas, pemotong kertas dan pemecah biji.

Skema prinsip kerja tuas jenis kedua

  • Tuas Jenis Ketiga

Tuas Jenis Ketiga

Jenis tuas ini mempunyai ciri titik gaya terletak di antara titik tumpu dan titik beban. Contoh tuas ini adalah pinset, sekop, jepitan, alat pancing dan lengan bawah saat mengangkat beban.

Skema prinsip kerja tuas jenis ketiga

Bidang Miring

Skema prinsip kerja bidang miring

Sesuai dengan namanya, bidang miring merupakan sebuah bidang miring yang digunakan untuk memindahkan sebuah benda ke ketinggian tertentu.Di bagian lalu telah diberikan contoh bagaimana Garin dan Gilang dapat dengan mudah memindahkan kotak ke atas bak mobil.

Mengapa memindahkan kotak melalui bidang miring lebih mudah daripada mengangkat secara langsung? Untuk menjawabnya, mari kita melakukan perhitungan! Misalnya, berat kotak adalah 8.000 N berarti untuk memindahkan kotak diperlukan gaya paling sedikit 8.000 N, dengan jarak 1,5 m. Usaha yang dilakukan untuk mengangkat kotak tersebut adalah sebagai berikut:

berat kotak

Bagaimana jika menggunakan bidang miring sepanjang 5 m? Usaha untuk memindahkan kotak ini  dalah sama yaitu 12.000 Nm. Akan tetapi, karena jaraknya (s) lebih besar, gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak melalui bidang miring lebih sedikit.

bidang miring

Perhatikan bahwa gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak melalui bidang miring lebih kecil daripada memindahkan kotak dengan cara mengangkat secara langsung, meskipun panjang bidang miring lebih besar daripada jarak antara bak mobil dan tanah. Dengan demikian, penggunaan bidang miring mempunyai keuntungan  yang disebut dengan keuntungan mekanis yang dirumuskan sebagai berikut :

Keuntungan mekanis

Baca Juga : 1 inci Berapa cm

Katrol

Katrol adalah Sebuah roda yang sekelilingnya diberi tali dan dipakai untuk mempermudah pekerjaan manusia.Katrol sangat baik digunakan untuk memindahkan beban ke atas.Katrol dapat dibedakan menjadi katrol tunggal tetap, katrol tunggal bergerak, dan takal.

Katrol Tetap

Skema prinsip kerja katrol tetap

Sesuai dengan namanya, sistem katrol ini dibuat sedemikian rupa sehingga katrol tersebut tetap pada posisinya.Contoh yang sering kamu lihat sehari-hari, seperti katrol yang digunakan untuk menimba air.

Titik tumpu yang merupakan pusat lingkaran katrol diberi nama A, kemudian AB dan AC masing-masing disebut lengan beban dan lengan gaya. Keuntungan katrol jenis tunggal ini sama dengan 1. Hal ini dikarenakan perbandingan antara lengan beban dan lengan gaya sama dengan 1. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

lingkaran katrol diberi nama A

Katrol Bebas

Katrol tunggal jenis ini dirancang sedemikian rupa sehingga katrol ini bergerak.

Skema prinsip kerja katrol bebas

Titik C merupakan titik tumpu katrol, AC adalah lengan beban dan BC adalah lengan gaya. Katrol jenis ini mempunyai keuntungan mekanis 2, artinya perbandingan antara berat beban dan gaya sama dengan dua. Jika kamu mengangkat beban menggunakan katrol jenis ini, kamu hanya perlu memberikan gaya sebesar setengah kali berat beban. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

Titik C merupakan titik tumpu katrol

 

Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.

Baca Juga : Persamaan Linear Dua Variabel

Katrol majemuk

skema prinsip kerja katrol majemuk

Katrol majemuk adalah susunan katrol yang terdiri lebih dari satu katrol.katrol majemuk  biasa digunakan untuk mengangkat beban yang berat. katrol majemuk dapat menggunakan dua katrol di mana satu sebagai katrol tetap dipasang di atas dan satu lagi sebagai katrol bergerak. Takal juga dapat menggunakan tiga atau empat katrol. Keuntungan mekanik tergantung jumlah katrol dan tali yang menanggung beban.

Roda

Roda digunakan untuk memindahkan benda agar lebih ringan, roda memiliki sebuah poros dan bisa berputar pada porosnya.
Salah satu contoh roda adalah roda sepeda yang biasa kamu naiki

Jenis-Jenis Roda

  • Roda Setali

Roda setali, yaitu dua buah roda atau lebih yang dihubungkan dengan tali.

  • Roda Sepusat

Contohnya :

  • Roda sepeda yang dihubungkan dengan rantai, dan roda sepeda motor yang dihubungkan dengan rantai.
  • Roda sepusat, yaitu dua buah roda atau lebih yang memiliki pusat yang sama.

Contohnya : Roda pada mobil truk.

Baca Juga : 1 Hektar Berapa Meter

  • Roda bersinggungan

Gigi roda merupakan contoh pesawat sederhana.Gigi roda banyak digunakan pada mesin-mesin mobil, sepeda motor, dan sepeda.Pernahkah kamu memperhatikan ketika kamu naik sepeda? Ketika kamu melewati tanjakan, sepeda kamu akan terasa berat. Hal ini dikarenakan tarikan gaya gravitasi yang bekerja pada badan dan sepedamu. Sepeda masa kini telah dilengkapi dengan gigi roda yang lebih dari satu.Gigi roda ini berfungsi meningkatkan atau menurunkan putaran.

Ketika sepeda akan melewati tanjakan, kamu pasti memindahkan gigi roda belakang sedemikian rupa sehingga rantai akan terhubung dengan gigi roda yang paling besar. Gigi roda depan yang berhubungan langsung dengan pedal tempat mengayuh pun diubah sedemikian rupa sehingga rantai akan terhubung pada gigi roda yang paling kecil. Hal ini mengakibatkan laju sepeda akan melambat, tetapi kamu akan merasakan kayuhan kakimu menjadi ringan. Sehingga dengan gaya sama seperti digunakan untuk mengayuh sepeda pada jalan datar, kamu dapat melewati tanjakan.

Materi Pesawat Sederhana

TUAS

  • Tujuan

Menentukan keuntungan mekanis tuas

  • Alat dan Bahan
  1. Batang kayu yang panjangnya ± 0.1 m 1 buah
  2. Beban 1 N 2 buah
  3. Balok kayu 1 buah
  • Langkah Kerja

Langkah Kerja

  1. Susun alat dan bahan seperti gambar berikut !
  2. Letakkan beban pertama dan kedua masing – masing pada jarak 0.25 cm dari balok! Amati apa yang terjadi!
  3. Ubah jarak beban pertama, sedangkan beban kedua tetap di tempat semula! Amati apa yang terjadi!
  4. Lakukan langkah 3 sebanyak empat kali! Amati apa yang terjadi dan catat hasilnya dalam tabel berikut!

pada jarak 0.25 cm dari balok

  • Berdasarkan data pada tabel di atas, bagaimana bila lengan kuasa lebih panjang daripada lengan beban?
  • Bagaimana keuntungan mekanis suatu pengungkit jika panjang lengan kuasa 3 kali lengan beban?
  • Bagaimana pengaruh lengan kuasa dan lengan beban terhadap keuntungan mekanis suatu pengungkit?

Demkian penjelasan artikel diatas tentang Pesawat Sederhana – Rumus, Contoh, Bidang Miring, Tuas & Gambar semoga dapat bermanfaat bagi pembaca setia DosenPendidikan.Com