KERJA DAN PESAWAT SEDERHANA

Transkripsi

1 KERJA DAN PESAWAT SEDERHANA Apakah energi? Ketika Ana memiliki banyak energi, Ana apat berlari lebih cepat an lebih jah; Ana jga apat melompat lebih tinggi. Sebagaimana mansia, bena jga apat memiliki energi. Sebah bat yang jath ari atas tebing apat memecahkan kaca mobil. Sebah cara ntk merangkm contoh-contoh energi yang imiliki bena aalah bahwa sebah bena memiliki energi jika bena tersebt apat menghasilkan perbahan paa irinya seniri ata lingkngannya. Paa bab ini, kita akan memfokskan paa bagaimana cara sebah bena menghasilkan perbahan paa irinya seniri ata paa lingkngannya. Umat mansia telah mengembangkan berbagai alat an mesin yang membat pekerjaan mereka menjai lebih mah sehingga menghasilkan beberapa perbahan paa bena ata lingkngannya. Sebah sepea engan 10-kelajan merpakan mesin yang menyeiakan pengenaranya pilihan kelajan yang membat sepea lebih mah ikenarai sesai engan jalan yang mereka lali. Kerja an energi Sat hari, mngkin Ana menghabiskan pagi hari Ana ntk mengangkat peti-peti berisi barang-barang rmah tangga ke atas trk. Ana mngkin akan merasa sangat kelelahan lal merasa sangat lapar. Ana hars makan ntk memeroleh lebih banyak energi. Dengan cara seemikian rpa, energi yang terapat alam makanan itransfer menjai energi yang menghasilkan terangkatnya peti. Kita menggnakan kata kerja ntk menanai jmlah energi yang itransfer ari makanan paa aktivitas Ana mengangkat peti. Kata kerja mempnyai makna baik ketika ignakan sebagai bahasa sehari-hari mapn bahasa ilmiah. Paa kass mengangkat peti, setiap orang akan sepakat bahwa Ana seang melakkan kerja ketika mengangkat peti. Di alam aktivitas Ana

2 mengangkat peti maka i sana kerja seang ilakkan. Namn, kita jga menggnakan kata tersebt alam membicarakan aktivitas kehipan kita sehari-hari yang lain. Sebagai contoh, setiap orang sepenapat bth kerja keras ketika mereka belajar fisika. Di alam fisika, kita akan menemkan kerja sebagai kata khss yang menjelaskan sat aktivitas. Kerja Ketika Ana mengangkat peti, ata bena-bena yang lain, Ana melakkan kerja lebih banyak jika petinya lebih berat. Aktivitas Ana semakin melelahkan jika peti yang iangkat hars iletakkan i tempat yang lebih tinggi. Dengan emikian, menjai hal yang mask akal jika Ana menggnakan besaran gaya ikali jarak ntk mengkr jmlah energi yang itransfer ketika mengangkat peti. Untk kass i mana besar gaya yang ikerjakan konstan, kita menefinisikan kerja sebagai perkalian antara gaya yang ikerjakan paa sebah bena an jarak yang itemph bena yang arahnya sama engan arah gaya yang ikerjakan. Dalam bentk matematis, W = i mana W aalah kerja, aalah besar gaya, an aalah besar perpinahan yang arahnya sama engan arah gaya. Perhatikan bahwa kerja aalah besaran skalar, sehingga tiak memiliki arah. Satan Internasional ntk kerja aalah jole. Jika gaya sat newton ikerjakan ntk menggerakkan bena sejah sat meter, maka kerja sat jole seang ilakkan, 1 jole = 1 newton 1 meter (N m) Kerja ilakkan paa bena hanya jika bena bergerak. Ketika Ana mengangkat sebah bk lal Ana iam selama sat jam engan bk masih Ana angkat, maka Ana tiak melakkan kerja, meskipn Ana merasa sangat kelelahan. Ana jga tiak melakkan kerja, meskipn ketika Ana mengangkat bk it Ana berpinah tempat. Kerja ilakkan hanya jika ketika gaya an perpinahan beraa paa arah yang sama Gaya (N) 10 Gambar 1. Grafik gaya vs. perpinahan. Bagian

3 Sebah grafik gaya-perpinahan apat memberikan gambaran paa Ana mengenai kerja yang ilakkan. Gambar 2. memperlihatkan grafik gaya vs. perpinahan ari sebah bat yang iorong engan arah menatar. Sebah gaya netto sebesar 30 N iperlkan ntk menorong bat sejah 1,5 m engan kecepatan tetap. Kerja yang ilakkan paa bat merpakan perkalian ari gaya an perpinahan, W = = (30 N)(1,5 m) = 45 J. Daerah yang iarsir paa grafik mennjkkan kerja yang ilakkan. Jika Ana memperbesar lebar (perpinahan) ata tinggi (gaya) ari persegi panjang arsiran tersebt berarti Ana memperbesar kerja yang ilakkan. = 125 N θ = 25 h h = cos 25 = (125 N)(0,906) = 113 N v Gambar 2. Jika sebah gaya ikerjakan paa pemotong rmpt engan arah tegak lrs, gaya netto yang ikerjakan merpakan komponen gaya yang arahnya sama engan arah gerak. Kerja an arahnya Kerja hair hanya jika gaya yang ikerjakan arahnya sama engan engan arah gerakan. Orang ata bena yang mengerjakan gaya berarti melakkan kerja. Jika sebah gaya

4 ikerjakan tegak lrs terhaap arah gerakan, maka tiak aa kerja yang ilakkan. Bagaimana jika gaya yang ikerjakan membentk sebah st engan arah gerakan? Sebagai contoh, jika Ana menorong pemotong rmpt sebagaimana itnjkkan paa gambar 2., kerja yang bagaimanakah yang Ana lakkan? Ana tah bahwa gaya apat iraikan ke alam komponen-komponennya. Gaya 125 N yang ikerjakan paa pegangan pemotong rmpt mempnyai a bah komponen, perhatikan gambar 2. Komponen horisontal ata h sama engan 113 N; seangkan komponen vertikalnya ata v sama engan 53 N (ke bawah). Komponen vertikal tegak lrs terhaap arah gerakan, sehingga tiak melakkan kerja. Hanya komponen horizontal saja yang melakkan kerja. Kerja yang Ana lakkan ketika Ana mengerjakan sebah gaya yang membentk st terhaap arah gerakan sama engan komponen gaya yang arahnya sama engan arah gerakan ikali engan jarak temph. Besar komponen gaya yang arahnya sama engan arah gerakan icari engan mengalikan gaya engan cosins st antara engan arah gerakan, W = (cos θ ) = cos θ Aakah gaya lain yang bekerja paa pemotong rmpt tersebt? Aa a gaya lain yang bekerja paa pemotong rmpt tersebt, yakni gaya gravitasi yang arahnya ke bawah an gaya normal yang arahnya ke atas. Keanya tegak lrs terhaap arah gerakan. Dengan emikian, st antara a gaya tersebt aalah 90. Karena cos 90 = 0, maka tiak aa kerja yang ihasilkan oleh kea gaya tersebt. Halaman rmah yang itmbhi rmpt mengerjakan sebah gaya, yakni gaya gesekan, yang arahnya berlawanan engan arah gerakan. Jika pemotong rmpt bergerak engan kelajan tetap, maka komponen horisontal ari gaya yang ikerjakan iseimbangkan oleh Arah gerakan gaya gesekan, gesekan. St antara Gaya gesekan Dilarang mengganakan sebagian ata selrh okmen ini tanpa 180 izin ari penlis Arah gerakan Gaya gesekan Gambar 3. Arah gerakan membentk st 180 terhaap gaya gesekan.

5 gaya gesekan an arah gerakan sama engan 180. Karena cos 180 = 1, maka kerja yang ilakkan oleh rmpt aalah W = gesekan. Dengan emikian, kerja yang ilakkan oleh rmpt harganya negatif. Kerja yang harganya negatif menanakan bahwa kerja ilakkan paa rmpt oleh pemotong. Kerja yang harganya positif yang Ana lakkan engan mengerjakan gaya paa pegangan pemotong menanakan berarti Ana yang melakkan kerja. Apa akibat ari melakkan kerja? Ketika Ana mengangkat sebah kotak ke alam rak, Ana memberi kotak tersebt keaaan tertent. Jika kotak tersebt jath, maka kotak tersebt apat melakkan kerja, kotak mngkin mengerjakan gaya yang menmbk bena lain. Jika kotak tersebt beraa i atas peati lal Ana menorongnya, kotak tersebt akan bergerak. Lagi, kotak apat menghasilkan gaya yang membatnya menmbk bena lain. Paa kass ini, Ana telah memberi kotak tersebt energi, yait kemampan ntk menghasilkan perbahan paa irinya seniri ata lingkngannya. Dengan melakkan kerja paa kotak, Ana telah mentransfer energi ari tbh Ana ke kotak. Dengan emikian, kita apat mengatakan bahwa kerja aalah transfer energi yang ilakkan engan cara mekanis. Ana apat memikirkan kerja sebagai energi yang itransfer sebagai hasil ari sebah gerakan. Ketika Ana mengangkat kotak, kerja yang Ana lakkan positif. Energi itransfer Ana ke kotak. Ketika Ana menrnkan kotak, kerja-nya berharga negatif. Energi itransfer ari kotak ke Ana. Daya Hingga sekarang, tiak aa satpn pembahasan tentang kerja menyebtkan wakt yang iperlkan ntk meminah sebah bena. Kerja yang ilakkan ntk mengangkat sekotak bk akan sama, apakah kotak tersebt iangkat sekaligs alam 2 etik ata masing-masing bk i alam kotak iangkat sat per sat, sehingga memerlkan wakt 20 menit ntk meletakkan selrhnya i rak. Kerja yang ilakkan sama, tetapi aya (power)nya berbea. Daya (power) aalah laj ilakkannya kerja ata laj i mana energi itransfer. Daya aalah kerja yang ilakkan ibagi engan wakt yang iperlkan. Daya apat ihitng menggnakan,

6 P = W t Daya ikr alam watt (W). Sat watt aalah energi sebesar sat jole yang itransfer selama sat etik. Sebah mesin yang bekerja engan laj sat jole per etik memiliki aya sat watt. Satan watt merpakan satan yang relatif kecil. Sebagai contoh, sebah gelas air engan berat 2 N Ana angkat sejah 0,5 m menj mlt Ana, maka Ana telah melakkan kerja sebesar 1 jole. Jika Ana melakkannya alam sat etik, maka Ana melakkan kerja engan laj sat watt. Karena watt merpakan satan yang kecil, aya seringkali ikr alam kilowatt (kw). Mesin/pesawat (seerhana) Orang menggnakan mesin setiap hari. Beberapa merpakan alat yang seerhana seperti pembka botol an obeng; lainnya merpakan alat yang lebih kompleks seperti sepea an mobil. Baik igerakkan oleh orang mapn mesin, mesin ata pesawat membat pekerjaan kita makin mah. Sebah pesawat memahkan pekerjaan engan merbah besar ata arah gaya, tetapi tiak mengbah kerja yang ilakkan. Pesawat seerhana (simple machines) an pesawat kompleks Ketika Ana menggnakan pembka ttp botol, Ana mengangkat pegangan sambil melakkan kerja paa pembka. Pembka botol lal membka ttp botol, mengerjakan gaya paa ttp botol. Kerja yang Ana lakkan isebt engan kerja maskan, W m, seangkan kerja yang ilakkan pesawat isebt engan kerja kelaran, W k. r e e Kerja aalah transfer energi menggnakan cara-cara mekanis. Ana melakkan kerja Gambar 4. Pembka botol aalah salah sat contoh pesawat seerhana. Dilarang mengganakan sebagian ata selrh okmen Dapat ini membka tanpa izin ttp ari botol penlis lebih mah, tetapi tiak mengrangi kerja yang ilakkan. r

7 paa pesawat. Paa kass ini, Ana mentransfer energi paa pembka botol. Pesawat lal melakkan kerja paa bena lain. Selanjtnya, giliran pembka mentransfer energi paa pentp botol. Pembka ttp botol bkanlah smber energi, sehingga pentp tiak apat menerima energi lebih banyak ari energi yang Ana berikan paa pembka ttp. Dengan emikian, kerja kelaran tiak apat lebih besar aripaa kerja maskan. Pesawat hanyalah alat bant ntk mentransfer energi Ana ke ttp botol. Kekekalan Energi an Kentngan Mekanis Gaya yang Ana kerjakan paa pesawat isebt gaya paya,. Gaya yang ihasilkan oleh pesawat isebt engan gaya beban, b. Perbaningan gaya beban terhaap gaya paya, b /, isebt engan kentngan mekanis (KM) ata mechanical avantage (MA) pesawat. Secara matematis apat itliskan, b MA = Beberapa pesawat, seperti pembka botol, memiliki kentngan mekanis lebih besar ari sat. Ketika kentngan mekanis nilainya lebih ari sat, maka mesin meningkatkan gaya yang Ana kerjakan. Kita apat menghitng kentngan mekanis ini menggnakan efinisi kerja. Kerja maskan aalah perkalian gaya paya yang Ana kerjakan,, an perpinahan tangan Ana,. Dengan cara yang sama, kerja laran aalah hasil kali antara gaya beban, b, engan perpinahan yang iakibatkan oleh pesawat, b. Sebah mesin meningkatkan gaya, tetapi tiak apat meningkatkan energi. Sebah mesin yang ieal mentransfer selrh energi, sehingga kerja laran sama engan kerja maskan, W k = W m, ata b b =

8 Persamaan tersebt apat itlis lang alam bentk: b =. Kita tah bahwa kentngan mekanis iberikan oleh akan mempnyai MA = b b MA = b. Untk sebah pesawat ieal, kita jga. Karena persamaan ini merpakan karakeristik sebah pesawat yang ieal, maka kentngan mekanisnya isebt engan kentngan mekanis ieal ata ieal mechanical evantage, IMA, IMA = Perhatikan bahwa jika Ana menghitng jarak maka berarti Ana akan menghitng kentngan mekanis ieal, IMA, seangkan jika Ana menghitng gayanya maka berarti Ana menghitng kentngan mekanis, MA. Paa pesawat yang sesngghnya, tiak selrh kerja maskan sama itransfer menjai kerja laran. Efisiensi ari sebah mesin iefinisikan sebagai perbaningan antara kerja laran terhaap kerja maskan. Dengan emikian, efisiensi = W W 100% Sebah pesawat ieal memiliki perbaningan W o /W i = 1, sehingga efisiensinya 100%. Selrh pesawat yang aa alam kehipan kita sehari-hari mempnyai efisiensi krang ari 100%. Kita apat mengngkapkan efisiensi alam bentk kentngan mekanis an kentngan mekanis ieal, k m b efisiensi = 100% b efisiensi = 100% MA IMA b

9 Kentngan mekanis ieal paa sebagian besar pesawar itentkan oleh isain mesin. Sebah mesin yang efisien memiliki harga MA an IMA yang hampir sama, seangkan mesin yang krang efisien memiliki MA yang lebih kecil. Semakin renah efisiensi pesawat berarti gaya paya yang iperlkan ntk mengimbangi gaya beban lebih besar. r e e r (a) (b) e (c) e e 1 r 2 1 r 2 r () (e) (f) Gambar 5. Pesawat seerhana (a) pengngkit, (b) sekrp, (c) roa-an-as, () katrol, (e) biang miring, an (f) baji.

10 Selrh pesawat, bagaimanapn kompleksnya, merpakan kombinasi maksimal ari enam bah jenis pesawat yang itnjkkan paa gambar 10. Keenamnya aalah pengngkit (lever), katrol (plley), roa-an-as (wheel-an-axle), biang miring (incline plane), baji (wege), an sekrp (scew). Gir, salah sat pesawat seerhana yang ignakan paa sepea merpakan contoh roa-an-as. Kentngan mekanis ieal aalah perbaningan jarak gerakan. Gambar 9 mennjkkan bahwa ntk pengngkit an roaan-as, perbaningan ini apat inyatakan engan perbaningan antara tempat i mana gaya ikerjakan an porosnya. Pengngkit Pengngkit/Tas aalah pesawat seerhana yang berbentk batang keras yang apat memtari sat titik. U T B b b Gambar 6. Pengngkit. Keterangan: U = titik paya (tempat gaya bekerja) B = titik beban (tempat beban iletakkan) T = titik tmp b (lengan beban) = jarak B T = (lengan paya) = jarak A T b b

11 b = gaya beban = gaya paya Prinsip kerja tas: Memperbesar gaya, artinya engan gaya yang kecil apat mengangkat ata meminahkan beban yang berat ata meminahkan bena lebih jah. Paa tas berlak hbngan berikt: b b b = ata = b Dengan, b = berat beban an = gaya paya. Pengngkit (tas) ibeakan menjai tiga jenis: 1. Tas jenis I yait tas engan ssnan T i antara B an U. Contohnya: gnting, kakata (catt), an tang. 2. Tas jenis II yait tas engan ssnan B i antara T an U. Contohnya: gerobak orong, pembka kaleng, pelbang kertas, an pemecah kemiri. 3. Tas jenis III yait tas engan ssnan U i antara T an B. Contohnya: alat memancing, sap, an lengan bawah kita sewakt mengangkat beban. B T U T Tas jenis I B U

12 Tas jenis II T U B Tas jenis III Gambar 7. Jenis-jenis tas an contohnya. Kentngan mekanis aalah perbaningan antara beban an paya ata perbaningan antara lengan paya an lengan beban. MA = b ata IMA = b Contoh soal: Perhatikan gambar i samping. Berapa gaya yang iperlkan ntk mengangkat beban (W = 100 N) an berapa kentngan mekanis tas tersebt? Penyelesaian: Diketahi: berat beban ( b ) = 100 N 0,25 m 1 m Gambar 8. Gnakan ntk contoh soal. lengan beban ( b ) = 0,25 m

13 lengan paya ( ) = 1 m Ditanyakan: gaya ntk mengangkat ( ) an kentngan mekanis tas (MA) Jawab : Gaya angkat () b = b = ( 0,25)( 100 N ) = 25 N Jai, besar gaya ntk mengangkat beban sebesar 25 N. Kentngan mekanis (M) MA b 100 N = = = 25 N 4 Jai, kentngan mekanis tas aalah 4. Katrol Katrol aalah pesawat seerhana berptar yang ignakan ntk meringankan mengangkt ata menarik bena karena apat mengbah arah gaya ketika menarik ata mengangkt beban tersebt. Prinsip kerja katrol: mengbah gaya angkat ke paa bena menjai gaya tarik ke bawah. atas Macam-macam katrol antara lain: 1. Katrol tetap, yait katrol yang porosnya itempatkan paa tempat yang tetap. Gambar 9. Contoh katrol. Contoh: katrol ntk menimba air ari smr.

14 Kentngan mekanis: 1, artinya tiak aa kentngan mekanis, hanya sekear mempermah saha. Katrol tetap sebagai tas: Keterangan: Titik tmp = T Lengan beban( b ) = BT Gaya Berat = W Lengan paya ( ) = UT Titik beban = B Gaya tarik = Titik paya = U B 1 T U b N = 1 Gambar 10. Katrol tetap. Kentngan mekanis ieal: b = 1 Contoh soal: Saepllah mengangkat seember air yang beratnya 25 newton ari smr menggnakan katrol tetap. Berapa gaya yang hars ikelarkan Saepllah? Penyelesaian: Diketahi: berat seember air ( b ) = 25 N; iangkat engan katrol tetap. kentngan mekanis (MA) = 1 Ditanyakan: gaya tarik ( ) Jawab: Katrol memiliki kentngan mekanis (MA) = 1. MA = b 25 N 1 25 N = = Jai, gaya tarik Saepllah 25 N, sama engan berat seember air.

15 2. Katrol bergerak, yait katrol yang apat bergerak bebas saat ignakan. Kentngan mekanis: 2, artinya ntk mengangkat beban seberat newton hanya iperlkan gaya setengah newton. Katrol bergerak sebagai tas: N = 2 T 1 B U 2 Keterangan: Titik tmp = U Gaya tarik = Titik beban = B Gaya berat = b = 2 Titik paya = T Lengan beban ( b ) = UB Lengan paya ( ) = UT b Gambar 11. Katrol bergerak. Kentngan mekanis ieal: e UT = = UB 2 Contoh soal: Untk mengangkat sebah peti engan katrol bergerak iperlkan gaya sebesar 200 N. Berapa newton berat peti tersebt? Penyelesaian: Diketahi: gaya tarik ( ) = 200 N kentngan mekanis (M) = 2 Ditanyakan: berat bena (W)

16 Jawab: Katrol memiliki kentngan mekanis (M) = 2. b b MA = 2 = b = 400 N 200 N Jai, berat peti tersebt aalah 400 N. 3. Takal, yait katrol majemk yang terssn atas katrol tetap an katrol bergerak. Contoh: katrol alam alat erek i pelabhan. Kentngan mekanis: tergantng banyak katrol an tali yang terapat paa takal, misalnya takal 4 tali mempnyai kentngan mekanis 4. Secara singkat, ntk katrol, IMA = N N = 4 b Gambar 12. Katrol majemk Biang miring Gambar 13. Contoh biang miring.

17 Biang miring aalah pesawat seerhana yang permkaannya ibat miring sehingga apat mempermah kerja, misalnya memahkan menaikkan bena berat ke atas. Prinsip kerja biang miring: Mengangsr kerja sehingga gaya yang ibthkan lebih kecil, tetapi tiak mengrangi besar saha yang ilakkan. Persamaan paa biang miring: = h s b Keterangan: = gaya angkat (N) b = berat beban (N) h = tinggi biang miring (m) S = panjang biang miring (m) W s Gambar 14. Biang miring. h Kentngan mekanis ieal: IMA = s h Persamaan-persamaan i atas berlak jika biang miring ianggap licin semprna sehingga tiak menimblkan gesekan. Contoh soal: Untk meminahkan beban seberat 150 newton ke atas bak trk, seseorang menggnakan papan kay yang panjangnya 2,5 meter. Jika tinggi bak trk terhaap tanah 1,25 meter, berapakah gaya orong yang ikelarkan orang it an berapakah kentngan mekanis biang miring it? Penyelesaian: Diketahi: panjang papan (s) = 2,5 m tinggi bak (h) = 1,25 m berat beban ( b ) = 150 N

18 Ditanyakan: gaya orong () an kentngan mekanis (M) h 1, 25 m = = 150 N 75 N s = 2,50 m Jawab: ( ) b IMA s 2,5 m = M = = h 1,25 m 2 Jai, gaya orong yang ikelarkan sebesar 75 N an kentngan mekanis ieal biang miring it = 2. Manfaat prinsip biang miring alam kehipan sehari-hari antara lain: 1. Untk meletakkan bena ke tempat yang lebih tinggi, misalnya meletakkan peti ata rm ke bak trk engan menggnakan papan yang ipasang miring. 2. Tangga ntk memanjat selal ibat ata ipasang miring. 3. Jalan i pegnngan selal ibat berkelok-kelok, an memtar ntk mengrangi kecraman. 4. Alat-alat sehari-hari, misalnya baji, kapak, pisa, an sekrp. Roa berganar (Roa berporos)

19 Gambar 15. Peralatan sehari-hari yang menggnakan prinsip roa-an-as Roa-an-as aalah pesawat seerhana yang teriri atas sebah roa (alat pemtar) yang ihbngkan engan sebah as yang apat berptar bersama-sama. Kentngan mekanis ieal roa berganar: Roa IMA = jari-jari paya jari-jari beban As Alat-alat yang menggnakan prinsip roa berganar, antara lain: 1. Kemi mobil ata kapal 2. Poros ptaran ntk menimba air 3. Roa gerina paya beban Gambar 16. Roa-an-as 4. Mixer Contoh soal: Sebah roa berganar iketahi iameter roanya 1 meter, seangkan iameter ganarnya 20 cm. Alat it ignakan ntk mengangkat beban seberat 80 newton. Tentkan kentngan mekanik ieal roa berganar! paya 80 N

20 Penyelesaian: Diketahi: jari-jari roa (R) = 1 m jari-jari ganar (r) = 20 cm = 0,2 m Gambar 17. Gnakan ntk contoh soal berat beban (W) = 80 N Ditanyakan: kentngan mekanik ieal (IMA) Jawab: IMA R 1 m = = = rb 0, 2 m 5 Jai, kentngan mekanis ieal roa berganar aalah 5 Gabngan pesawat seerhana Sebah pesawat gabngan terssn atas a ata lebih pesawat yang tersambng sehingga gaya beban ari pesawat yang sat menjai gaya paya ntk mesin yang kea. Sepea aalah salah sat contohnya. Peal ata sproket/gir bekerja seperti roa-as. Gaya paya aalah gaya yang Ana kerjakan paa peal, paa peal. Gaya bebannya aalah gaya gir paa rantai, paa rantai. Rantai memberikan gaya paya paa gir roa belakang, oleh rantai, sama engan gaya yang ikerjakan paa rantai. Gir belakang an roa belakang bekerja seperti roa-an-as. Gaya beban aalah gaya yang ikerjakan oleh roa paa jalan, paa jalan. Berasarkan Hkm III Newton, permkaan jalan memberikan gaya ke epan paa roa. Gaya ini menghasilkan percepatan sepea ke epan. Kentngan mekanis gabngan pesawat seerhana aalah perkalian antara kentngan mekanis pesawat seerhana yang menysnnya. Sebagai contoh, ntk kass paa sepea, MA = paa rantai paa peal paa jalan oleh rantai

21 MA = paa jalan paa peal Kentngan mekanis ieal paa setiap roa-an-as aalah perbaningan antara jarak gerakan. Untk gir paa peal, IMA = jari-jari peal jari-jari gir epan Untk roa belakang, IMA = jari-jari gir belakang jari-jari roa Maka, ntk sepea, IMA = = jari-jari peal jari-jari gir epan jari-jari gir belakang jari-jari gir epan jari-jari gir belakang jari-jari roa jari-jari peal jari-jari roa karena kea gir menggnakan rantai yang sama an mempnyai gigi yang sama besar, Ana apat menghitng IMA engan menghitng jmlah gigi paa gir an menemkan bahwa, IMA = banyak gigi paa gir belakang banyak gigi paa gir epan panjang lengan peal jari-jari roa Paa sebah sepea yang memiliki gir belakang engan berbagai kran kelajan, pengenara apat mengbah kentngan mekanis engan memilih kran paa salah sat ata kea sproket. Ketika memerlkan percepatan besar ata menaki, pengenara menaikkan kentngan mekanis ntk meningkatkan gaya yang imiliki roa yang ikerjakan paa jalan. Sebaliknya, jika beraa i jalan yang rata ata paa kelajan yang tinggi, gaya yang iperlkan lebih kecil, an pengenara menrnkan kentngan mekanis ntk mengrangi jmlah ptaran peal ntk setiap sat ptaran penh roa.

22 paa rantai oleh rantai paa jalan paa peal Gambar 18. Sistem gaya yang bekerja paa sepea Contoh Seorang siswa menggnakan sepea engan jari-jari gir 4 cm an jari-jari roa 35,6 cm. Ketika sebah gaya 155 N ikerjakan paa rantai, roa berptar sejah 14 cm. Karena gaya gesekan, efisiensi sepea 95%. a. Berapa IMA roa an gir? b. Berapa MA roa an gir? c. Berapa pennjkan neraca pegas ketika ignakan ntk mengkr roa?. Berapa jah pengenara menarik rantai? Diketahi: Gaya paya, e = 155 N Jari-jari gir = 4 cm Jari-jari roa = 35,6 cm

23 Efisiensi = 95% Perpinahan beban, e = 14 cm Ditanyakan: a. IMA b. MA c. r. e Penyelesaian: a. IMA = e = r jari-jari gir jari-jari roa = = 4 cm 35,6 cm 0,112 MA b. Karena efisiensi = 100% IMA MA = eff IMA 100% = ( 95% )( 0,112) 100% = 0,107 c. MA = r e r = (MA)( e ) = (0,107)(155 N) = 16,6 N. IMA = e r

24 e = (IMA)( r ) = (0,112)(14 cm) = 1,57 cm Smber: Davis, Mark., Neff, Robert., Weing, Kelly., Zitzewitz, Pal. (1995). Merril Physical Science Teacher Wraparon Eition. NewYork: GLENCOE McGraw-Hill.