Wardaya College. Denisi. Pesawat Sederhana. Part II

Transkripsi

1 Pesawat Sederhana Part I Denisi Pesawat Sederhana adalah alat yang dapat digunakan untuk mempermudah suatu pekerjaan tanpa memperkecil usaha. Misalkan ketika seorang ibu rumah tangga menimba air dari dalam sumur menggunakan bantuan katrol, buruh angkut menggunakan bidang miring untuk menaikkan barang ke atas truk, pelayan restoran membuka botol minuman dengan menggunakan pembuka botol. Alat-alat tersebut merupakan peswat sederhana yang dapat dijumpai di kehidupan sehari-hari. Part II Pesawat Sederhana 1. Tuas Tuas atau pengungkit adalah semua benda yang keras dan dapat berputar dengan berpusat pada satu titik. Sistem tuas terdiri dari tiga bagian, yaitu beban, kuasa dan titik tumpu. Tempat dimana beban berada disebut dengan titik beban (w), tempat dimana gaya bekerja disebut dengan titik kuasa (F ) dan tempat poros berputar disebut titik tumpu. Jarak antara titik kuasa dengan titik tumpu disebut dengan lengan kuasa (l k ) sedangkan jarak antara titik beban dengan titik tumpu disebut dengan lelang beban (l b ). Pada tuas berlaku prinsip momen gaya (momen gaya akan dipelajari lebih detail pada bab dinamika rotasi) sebagai berikut. F l k = w l b w F = l k (1) l b Perbandingan antara berat beban dengan gaya kuasa disebut dengan keuntungan mekanik (KM). 1

2 KM = w F = l k l b (2) Selanjutnya berdasarkan letak titik beban, titik tumpu dan titik kuasa, tuas dapat dibedakan menjadi tiga kelas, yaitu kelas pertama, kedua dan ketiga. (a) Tuas Kelas Pertama Pada kelas pertama, titik tumpu berada di antara titik berat dan titik kuasa. Contoh alat yang menggunakan prinsip kelas pertama adalah gunting, tang, catut pencabut paku. (b) Tuas Kelas Kedua Pada kelas kedua, titik beban berada di antara titik kuasa dengan titik tumpu. Contoh alat yang mneggunakan prinsip ini adalah pembuka botol, gerobak dorong satu roda dan pemotong kertas. (c) Tuas Kelas Ketiga Pada tuas kelas ketiga, titik kuasa berada di antara titik beban dan titik tumpu. 2. Katrol Contoh alat yang menggunakan prinsip ini adalah stapler, alat pancing, dan pinset. Katrol adalah roda yang memiliki alur melingkar sehingga tali atau rantai dapat bergerak di dalamnya. Katrol biasa digunakan untuk menimba air di sumur, lift, ujung tiang bendera dan lain-lain. (a) Katrol Tunggal Tetap Katrol ini terikat tetap pada langit-langit atau dinding. Katrol banyak digunakan untuk membantu menaikkan beban yang ringan misalkan air dari dalam sumur, material bangunan pada pekerjaan konstruksi dan lain-lain /

3 Perhatikan gambar di atas. Sebuah beban seberat w diangkat dengan memberikan gaya tarikan F pada ujung tali yang lain. Gaya F mengakibatkan beban bergerak ke atas. Jika gaya F yang diberikan cukup untuk mengakibatkan beban bergerak dengan kecepatan konstan maka berlaku hukum 1 Newton. ΣF = 0 F w = 0 F = w (3) Sehingga keuntungan mekanik untuk katrol tunggal tetap adalah KM = w F = 1. (b) Katrol Tunggal Bergerak Katrol ini dapat bergerak bebas bersama-sama dengan beban yang diangkat. Jika gaya F yang diberikan cukup untuk mengakibatkan beban bergerak dengan kecepatan konstan /

4 maka berlaku hukum 1 Newton. ΣF = 0 2F w = 0 2F = w (4) Sehingga keuntungan mekanik untuk katrol tunggal bergerak adalah KM = w F = 2. (c) Sistem Katrol Sistem katrol terdiri dari beberapa katrol yang dirangkai untuk dapat mempermudah proses mengangkat beban. Berikut contoh sistem katrol yang terdiri dari tiga katrol. Jika gaya F yang diberikan cukup untuk mengakibatkan beban bergerak dengan kecepatan konstan maka berlaku hukum 1 Newton. ΣF = 0 3F w = 0 3F = w (5) Sehingga keuntungan mekanik untuk sistem tiga katrol adalah KM = w F = Bidang Miring Benda yang berat akan lebih mudah dinaikkan jika menggunakan bidang miring. Gaya yang dibutuhkan akan lebih kecil jika benda didorong di bidang miring, daripada mengangkatnya secara langsung. Hal ini berarti bahwa bidang miring juga memiliki keuntungan mekanik /

5 Keuntungan mekanik untuk bidang miring adalah perbandingan antara panjang bidang miring dengan tinggi bidang miring. Secara matematis dituliskan sebagai berikut. KM = w F = s h dengan s = panjang bidang miring dan h = ketinggian bidang miring. Part III Contoh Soal Pesawat Sederhana 1. Perhatikan gambar bidang miring di bawah ini! (a) Hitung keuntungan mekanik bidang miring tersebut! (b) Jika w = 1800 N. Berpakah gaya dorong yang dibutuhkan! Penyelesaian: (a) Keuntungan mekanik bidang miring tersebut adalah KM = s h = 6 (b) Untuk w = 1800 N. Gaya dorong yang dibutuhkan adalah F = w KM = = 300 N 2. Perhatikan gambar berikut. Sebuah beban dinaikkan dengan menggunakan sistem katrol dan bidang miring. (6) /

6 Hitung keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring tersebut! Penyelesaian: KM untuk katrol bergerak adalah 2. KM untuk bidang miring adalah s h = 30 Jadi keuntungan mekanik sistem tersebut adalah 60 kali /