20 bab 18 pesawat sederhana

PESAWAT SEDERHANABAB

18

Tentu. Eh, kita kanbisa memakai bidangmiring untuk memu-

dahkan kita memindah-kan benda ke tempat

yang lebih tinggi.

Bidangmiring?Apa itu?

Asyik. Berartisetelah mempelajari

bab ini kita akanmemahami prinsip

kerja pesawatsederhana.

Bidang miringtermasuk pesawat

sederhana yang memu-dahkan pekerjaan kita.

Hari ini kita akanmempelajari pesawat

sederhana, lho.

Benar, kitaakan belajar

tentang tuas, katrol,bidang miring, serta

roda dan poros.

Tomi, maukah kamumembantuku mengangkat

drum ini? Aku harusmemindahkannya ke tempat

yang lebih tinggi.

216 Ilmu Pengetahuan Alam VIII Pesawat Sederhana

Perhatikan gambar di atas! Pada gambar tampak seseorang sedang membuka tutup botol. Untukmembuka tutup botol tersebut, ia menggunakan sebuah alat pembuka tutup botol. Pembuka

tutup botol termasuk pesawat sederhana yang sering digunakan sehari-hari. Mengapa orang tersebutmenggunakan alat untuk membuka tutup botol? Dapatkah dia dengan mudah membuka tutup botoldengan jarinya? Apakah yang dimaksud dengan pesawat sederhana? Pelajari materi berikut dengansaksama!Kata kunci: pesawat sederhana – tuas – katrol – bidang miring – titik tumpu – kuasa – beban –

lengan kuasa – lengan beban – keuntungan mekanis – roda dan poros

Gambar 18.1 Pembuka tutup botol merupakan pesawat sederhana yang sering kita gunakan

A. Pengertian Pesawat SederhanaGambar 18.1 di atas memperlihatkan seseorang yang sedang membuka

tutup botol dengan menggunakan pembuka tutup botol. Pada penjelasan di atasdisebutkan bahwa pembuka tutup botol termasuk pesawat sederhana. Untuk lebihmemahami tentang pesawat sederhana, simaklah percakapan berikut!

Untuk melaksanakan program penghijauan, siswa SMP Citra menanambeberapa tanaman di lingkungan sekolah. Setiap kelas menyiapkan alat-alat seperticetok dan gunting rumput. Simaklah percakapan berikut!

Gerbang

Gambar seseorang membuka tutup botol dengan pembuka tutup botol,focus on pembuka tutup botol (mbok modele aja bambang terus, bosengeto loh, ganti liyane sing durung metu, pemerataan bo)

Dok

. Pen

erbi

t

Nina, mengapakamu mencabutirumput menggu-nakan tangan?

Sebaiknyakamu gunakangunting pemo-tong rumput.

Iya, ya. Tangankita tidak terasasakit dan lebih

mudah.

Lalu apayang harusaku guna-kan, Budi?

217Ilmu Pengetahuan Alam VIIIPesawat Sederhana

Dari percakapan di atas, dapat kita ketahui bahwa Ninamengalami kesulitan saat memotong rumput dengan menggunakantangan. Namun, ketika Nina menggunakan gunting pemotongrumput, pekerjaannya menjadi lebih mudah dilakukan. Pekerjaanyang sulit dilakukan akan lebih ringan dengan menggunakan alatbantu.

Dalam kehidupan sehari-hari, manusia sering menggunakanalat bantu untuk mempermudah pekerjaan yang dilakukan. Alat-alat yang digunakan manusia untuk mempermudah dalammelakukan kerja atau usaha disebut pesawat. Sebuah pesawatberfungsi untuk memperbesar gaya atau usaha. Alat pembukatutup botol, gunting rumput, komputer, dan mobil merupakanbeberapa contoh pesawat. Selain digunakan untuk memperbesar gaya, manusiajuga menggunakan pesawat untuk mengubah energi, memindahkan energi,memperbesar kecepatan, dan mengubah arah benda.

Pesawat ada dua macam, yaitu pesawat sederhana dan pesawat rumit.Pesawat sederhana merupakan peralatan yang dibuat sangat praktis dan mudahdigunakan. Pembuka tutup botol, gunting, resleting, dan tang merupakan beberapacontoh pesawat sederhana. Pesawat rumit terdiri atas beberapa pesawatsederhana. Contoh pesawat rumit antara lain komputer, mobil, dan sepeda.

B. Jenis-jenis Pesawat SederhanaPesawat sederhana ada beberapa jenis. Tuas atau pengungkit, katrol, bidang

miring, serta roda dan poros merupakan beberapa jenis pesawat sederhana yangsering digunakan sehari-hari. Berikut ini akan kita pelajari satu per satu.

1. Tuas atau PengungkitTuas atau pengungkit merupakan pesawat sederhana yang sudah tidak

asing lagi bagi kita. Tuas telah digunakan oleh manusia untuk mempermudahpekerjaannya sejak zaman prasejarah. Tuas biasa digunakan untukmempermudah mengungkit atau memindahkan beban dengan caramemperbesar gaya yang diberikan. Tuas terdiri atas sebuah batang yangberputar pada sebuah titik tetap yang disebut titik tumpu. Contoh tuas yangpaling sederhana adalah sebuah tongkat. Prinsip kerja tuas dapat kamupahami dengan menyimak contoh berikut.

Perhatikan gambar 18.3 di samping! Pada gambar tampakseseorang sedang berusaha mengangkat sebongkah batu besardengan menggunakan tongkat kayu dan sebuah balok kayu. Orangtersebut meletakkan salah satu ujung tongkat kayu di bawah batukemudian meletakkan balok kayu di bawah tongkat kayu. Tongkatkayu tersebut berfungsi sebagai pengungkit dan balok kayu berfungsisebagai titik tumpu.

Orang tersebut kemudian menekan ujung tongkat kayu yangpaling jauh dari batu. Tekanan yang diberikan akan menyebabkantongkat kayu bergerak. Pergerakan ujung tongkat kayu yang ditekanmenyebabkan pergerakan kecil pada ujung tongkat kayu yang dekat

Gambar 18.2 Komputer merupakan pesawatrumit yang mempermudah pekerjaan manusia

PesawatSederhana

Gambar 18.3 Tongkat kayudapat digunakan sebagai tuasuntuk mengangkat batu

Tuas

Dok

. Pen

erbi

t


Praktikum

dengan batu. Meskipun pergerakan yang terjadi sangat kecil,namun pergerakan ini membuat gaya tekan menjadi lebih besar.Pertambahan gaya yang terjadi akan mampu mengangkat batu.

Batu pada contoh di atas disebut beban, sedangkan gayatekan yang diberikan orang tersebut disebut dengan usaha ataukuasa. Untuk lebih mudahnya, perhatikan gambar 18.4 di sam-ping!

w menyatakan beban yang akan diangkat atau dipindahkan. Fmerupakan gaya yang diberikan (kuasa). Titik O adalah titik tumpu tuas.Panjang OA merupakan panjang lengan beban (lb), sedangkan panjang OBmerupakan panjang lengan kuasa (lk). Agar kamu dapat lebih memahamikonsep tentang tuas, lakukan kegiatan berikut!

Gambar 18.4 Diagram prinsip kerja tuas

O

TuasA. Tujuan

Menentukan keuntungan mekanis tuas.B. Alat dan Bahan

1. Kayu yang panjangnya ± 100 cm 1 buah2. Beban 1 N 2 buah3. Balok kayu 1 buah

C. Langkah Kerja1. Susun alat dan bahan seperti gambar berikut!

2. Letakkan beban pertama dan beban kedua masing-masing pada jarak 0,25 m daribalok! Amati apa yang terjadi!

3. Ubah jarak beban pertama dan biarkan beban kedua tetap di tempat semula! Amatiapa yang terjadi!

4. Lakukan langkah 3 sebanyak empat kali! Amati apa yang terjadi dan catat hasilnya kedalam tabel berikut!

No. w1 L1 w2 L2 w1 x L1 w2 x L2

1. 1 N 0,25 m 1 N 0,25 m 0,25 Nm 0,25 Nm2. . . . . . . 1 N . . . . . . . . .3. . . . . . . 1 N . . . . . . . . .4. . . . . . . 1 N . . . . . . . . .

5. . . . . . . 1 N . . . . . . . . .

F

w

A

B

w 1 w 2

L1 L2


Berdasarkan percobaan di atas, diperoleh bahwa tuas berada dalamkeadaan setimbang jika perkalian antara beban (w) dengan lengan beban(lb) sama dengan perkalian antara kuasa ( F ) dengan lengan kuasa (lk). Secaramatematis dapat ditulis sebagai berikut.

w × lb = F × lk . . . (18.1)atau

k

b

lwF l

= . . . (18.2)

Sebuah pesawat dirancang untuk mempermudah pekerjaan manusia,oleh karena itu sebuah pesawat selalu mempunyai keuntungan. Keuntunganyang dimiliki sebuah pesawat disebut dengan keuntungan mekanis.Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara beban yang diangkatdengan kuasa . Keuntungan mekanis tuas merupakan perbandingan antaralengan kuasa dengan lengan beban. Secara matematis dapat dirumuskan:

Km = k

b

lwF l

= . . . (18.3)

Perhatikan contoh penghitungan keuntungan mekanis tuas berikut!

5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! Sampaikan kesimpulanmu di depan kelasuntuk didiskusikan bersama kelompok lain.

6. Jangan lupa untuk mengembalikan semua peralatan ke tempat semula!

Contoh Soal

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika diketahui bahwa beban yang dimiliki kardus besarnya 150 N dan panjang pengungkitadalah 2 meter, tentukan besar kuasa dan keuntungan mekanis dari tuas tersebut!Penyelesaian:Diketahui:

w = 150 Nlb = 0,5 mlk = 1,5 mDitanyakan:

F = . . .?Km= . . .?

KeuntunganMekanis Tuas

1,5 m


Kerja Berpasangan 1

Jawab:Langkah 1:Menentukan besar kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban.

k

b

lF w

l= ×

F0,5

= × 1501,5

F = 50 NLangkah 2:Menentukan keuntungan mekanis yang dimiliki tuas.

km

b

ll

K =

mK 1,5=

0,5

Km = 3Jadi, besar kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban adalah 50 N dan keuntunganmekanis yang diperoleh adalah 3.

Tidak sulit, bukan? Sekarang coba kamu kerjakan pelatihan berikut!

Kerjakan bersama teman sebangkumu!1. Sebuah tuas panjangnya 100 cm. Benda diletakkan 20 cm dari titik tumpu. Berapakah

berat benda jika pada tuas bekerja gaya sebesar 40 N dan berapa pula keuntunganmekanisnya?

2. Perhatikan gambar berikut!

Diskusikan dengan teman sebangkumu pengungkit manakah yang lebih mudahdigunakan untuk mengangkat beban? Pengungkit pada gambar a atau gambar b?Ungkapkan pula alasanmu memilih pengungkit tersebut! Sampaikan hasil diskusimudi depan kelas untuk kemudian didiskusikan bersama gurumu!

(a) (b)


Tuas dibedakan menjadi tiga, yaitu tuas jenis pertama, tuas jenis kedua,dan tuas jenis ketiga. Ketiga jenis tuas tersebut didasarkan pada posisi sistemkerjanya.

a. Tuas jenis pertamaTuas jenis pertama memiliki susunan seperti gambar

18.5 di samping. Posisi titik tumpu sistem kerja tuas jenispertama berada di antara beban dan kuasa. Tuas jenisini bekerja dengan memperbesar gaya yang diberikan.Contoh tuas jenis pertama adalah palu cakar, yaitu paluyang digunakan untuk mencabut paku. Paku yang akandicabut merupakan beban. Titik tumpu palu cakar beradapada kepala palu dan kuasa diberikan pada gagang palu. Contohtuas jenis pertama lainnya adalah gunting. Gunting terdiri atasdua buah tuas jenis pertama yang bekerja dalam waktubersamaan. Bagian tengah gunting merupakan titik tumpu.Bebannya berupa benda yang akan dipotong. Beban diletakkanpada salah satu ujung gunting. Sedangkan jari-jari tangan kitamerupakan kuasa dan diletakkan pada ujung yang lain. Tuasseperti ini disebut dengan tuas gabungan jenis pertama.

b. Tuas jenis keduaGambar 18.7 di samping menunjukkan diagram tuas

jenis kedua. Tuas jenis kedua juga bekerja dengan caramemperbesar gaya. Beban tuas jenis kedua terletak diantara titik tumpu dan kuasa. Pembuka tutup botolmerupakan contoh tuas jenis kedua. Titik tumpu pembukatutup botol terletak pada ujung pembuka. Untuk membukatutup botol, titik tumpu pembuka tutup botol diletakkanpada tutup botol. Dalam hal ini tutup botol merupakan beban,sedangkan tangan kita yang membuka bertindak sebagai kuasa.Contoh tuas jenis kedua adalah gerobak dorong satu roda danpemecah kemiri. Pemecah kemiri terdiri atas dua buah tuasjenis kedua yang bekerja bersamaan. Tuas seperti pemecahkemiri disebut sebagai tuas gabungan jenis kedua.

c. Tuas jenis ketigaTuas jenis ketiga mempunyai posisi kuasa yang

terletak di antara titik tumpu dan beban seperti terlihatpada gambar 18.9 di samping. Tuas jenis ketiga bekerjadengan cara memperbesar gerakan. Sumpit mimerupakan contoh tuas jenis ketiga. Mi yang akan dimakanmerupakan beban dan diletakkan pada ujung sumpit.Ujung yang lain merupakan titik tumpu. Sedangkan posisitangan kita diletakkan di tengah antara beban dan titik tumpu. Contohdari tuas jenis ketiga antara lain pinset, penjepit roti, dan staples.Ketiga contoh tersebut merupakan contoh tuas gabungan jenis ketiga.

Gambar 18.5 Diagram tuas jenis pertama

titik tumpu

Gambar 18.7 Diagram tuas jenis kedua

Gambar 18.9 Diagram tuas jenis ketiga

kuasabeban

titik tumpu

titik tumpukuasa

beban

kuasabeban

Gambar 18.6 Gunting merupakan tuasjenis pertama

Gambar 18.8 Gerobak dorong satu rodatermasuk tuas jenis kedua

Gambar 18.10 Staples terma-suk tuas jenis ketiga

Dok

. Pen

erbi

tD

ok. P

ener

bit

Dok

. Pen

erbi

t


2. KatrolKatrol merupakan pesawat sederhana berupa roda yang dikelilingi rantai

atau tali. Kegunaan katrol untuk mengangkut beban atau menarik suatu benda.Jika kamu menimba air di sumur tanpa bantuan katrol maka kamu akanmengalami kesulitan saat melakukannya. Hal ini dapat diatasi denganmenggunakan katrol. Katrol yang dipasang pada tali untuk menimba akanmengubah gaya tarik ke bawah menjadi gaya angkat ke atas sehingga airdapat ditimba dengan lebih mudah.

Seperti halnya tuas, katrol juga memiliki kuasa, beban, dan titik tumpu.Dengan demikian, katrol juga memiliki keuntungan mekanis. Katrol dapatdibedakan menjadi katrol tetap, katrol bergerak, dan katrol ganda.

a. Katrol tetapKatrol tetap adalah katrol yang jika digunakan untuk melakukan

usaha, tidak berpindah tempat melainkan hanya berputar padaporosnya. Perhatikan gambar 18.11 di samping! Katrol yang digunakanuntuk menimba air di sumur merupakan contoh katrol tetap dalamkehidupan sehari-hari.

Keuntungan mekanis katrol tetap dapat dicari dengan mem-bandingkan antara beban yang diangkat dengan kuasa. Jika gesekanantara tali dan katrol diabaikan maka keuntungan mekanis katrol tetapdapat dituliskan sebagai berikut.

w × lb = F × lkKarena lb = lk (jari-jari katrol) maka w = F . Dengan demikian,

keuntungan mekanis katrol tetap adalah 1 (satu). Artinya gaya yangdikerjakan untuk mengangkat benda sama dengan berat benda yangdiangkat. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

Km = wF

= 1 . . . (18.4)

Keuntungan menggunakan katrol tetap, yaitu arah kuasa searahdengan gaya berat beban.

b. Katrol bergerakKatrol bergerak adalah katrol yang dapat bergerak bebas apabila

digunakan untuk mengangkat benda. Perhatikan gambar 18.12 berikut!Pada katrol bergerak, gaya yang dikerjakan sama dengan setengah beratbenda. Hal ini disebabkan pada katrol bergerak, benda yang akan diangkat

Kerja Kelompok

Kerjakan bersama kelompokmu!Carilah pesawat sederhana yang menggunakan prinsip tuas jenis pertama, kedua, danketiga, masing-masing 1 buah! Uraikan bagaimana cara kerja ketiga pesawat sederhanatersebut! Sampaikan hasilnya di depan kelas untuk didiskusikan bersama kelompok lain!Beri kesempatan pada kelompok lain untuk menanggapi!

Gambar 18.11 Katrol tetap

Katrol

F

w

lb lk


diikatkan pada poros katrol. Salah satu ujung katrol bergerak diikatkanpada suatu tempat tetap, sedangkan ujung yang lainnya digunakansebagai kuasa. Keuntungan mekanis pada katrol bergerak adalahsebagai berikut.

w × lb = F × lkw × AB = F × CA

w × AB = F × 2AB

wF

= 2 . . . (18.5)

Dengan demikian, keuntungan mekanis pada katrol bergerak adalah 2.

c. Katrol gandaKatrol ganda merupakan gabungan antara katrol tetap dan katrol

bergerak yang digunakan bersama-sama. Gambar 18.13 menampilkancontoh katrol berganda. Katrol berganda pada gambar 18.13 di sampingterdiri atas 2 katrol tetap dan 2 katrol bergerak. Dengan menggunakankatrol berganda, keuntungan mekanisnya akan lebih besar. Keuntunganmekanis katrol dapat ditentukan dengan menghitung jumlah tali yangmenghubungkan katrol bergerak atau menghitung banyaknya gaya yangbekerja melawan beban. Pada gambar 18.13 jumlah tali yang menghu-bungkan katrol bergerak ada 4. Dengan demikian, keuntungan mekaniskatrol tersebut adalah 4. Keuntungan mekanis dari katrol bergandadirumuskan:

Km = x atau Km = 2n . . . (18.6)

Keterangan:x : banyak tali

n : banyak katrol bergerak

Agar kamu lebih memahami konsep tentang katrol, simaklah contohsoal berikut!

Gambar 18.13 Katrolganda

Contoh Soal

1. Pak Rudi menimba air di sumur dengan menggunakan katrol tetap. Jika berat emberdan air 80 N, berapakah gaya tarik yang dikerjakan Pak Rudi?Penyelesaian:Diketahui: w = 80 NDitanyakan: F = . . . ?Jawab:Karena keuntungan mekanik katrol tetap adalah 1 maka

Km = wF

1 = F80

F = 80 NJadi, Pak Rudi mengerjakan gaya tarik sebesar 80 N.

Gambar 18.12 Katrolbergerak

C

F

w

AB

F

w


Kerja Mandiri 1

2. Sebuah benda seberat 100 N digantungkan pada katrol ganda dengan jumlah katrolyang bergerak 2 buah. Berapakah keuntungan mekanisnya?Penyelesaian:Diketahui:

w = 100 Nn = 2Ditanyakan: Km= . . .?Jawab:Km = 2nKm = 2 × 2Km = 4Jadi, keuntungan mekanis yang dihasilkan oleh katrol ganda tersebut adalah 4.

Sekarang, coba kita uji pemahamanmu dengan mengerjakan pelatihanberikut!

Kerjakan soal berikut dengan tepat!1. Sebuah beban seberat 150 N digantungkan pada katrol tetap. Berapakah besarnya

gaya yang diberikan?2. Sebuah benda 30 N digantungkan pada sebuah katrol bergerak. Jika berat katrol 20

N, berapakah besar gaya yang harus diberikan?3. Sebuah benda seberat 350 N digantungkan pada sebuah sistem katrol berganda.

Jika jumlah katrol yang bergerak ada 3, berapa keuntungan mekanis sistem tersebut?Hitung pula besar gaya yang diperlukan untuk menarik beban sebesar 600 N!

3. Bidang MiringMemindahkan benda dari suatu tem-

pat ke tempat yang lebih tinggi akan terasaberat jika langsung kita angkat. Denganmenggunakan bidang miring hal tersebutakan lebih mudah dilakukan. Bidangmiring merupakan bidang datar yangdiletakkan miring atau membentuk sudutterhadap lantai seperti tampak padagambar 18.14.

Besarnya gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda adalah:

F × s = w × h . . . (18.7)Keterangan:s : panjang bidang miring (m)h : tinggi bidang miring (m)

Bidang Miring

sw

Gambar 18.14 Bidang miring meru-pakan salah satu jenis pesawat sederhana

F h


Dengan demikian, keuntungan mekanis dari bidang miring adalahsebagai berikut.

Km = w sF h

= . . . (18.8)

Dalam kehidupan sehari-hari, prinsip kerja bidang miringdigunakan pada pembuatan jalan-jalan di bukit dan pegunungan,sekrup, resleting, dan tangga. Sekrup bekerja dengan menggunakanprinsip bidang miring. Pada sekrup terdapat silinder dan uliran yangbekerja bersamaan. Jika sekrup diputar satu kali maka kepala sekrupdan sumbu sekrup akan bergerak melingkar satu kali. Besarkeuntungan mekanis dari sekrup dirumuskan sebagai berikut.

Km = keliling sekrupinterval sekrup . . . (18.9)

Interval sekrup merupakan jarak antaruliran. Keuntungan menggunakan bidang miring adalah memperkecil

usaha yang dilakukan dengan menambah jarak tempuh. Kelemahandari pesawat ini adalah untuk menggunakannya diperlukan waktuyang relatif lebih lama. Untuk membantumu memahami bagaimanacara bidang miring memperkecil usaha yang dilakukan, pelajaricontoh soal berikut ini! Setelah kamu benar-benar memahami konsepbidang miring, kerjakan pelatihan di bawahnya!

Sebaiknya Tahu

Sekitar tahun 236 SM, penemudari Yunani, yaitu Archimedes,merancang sebuah pompaputar yang disebut sekrupArchimedes. Prinsip kerja se-krup Archimedes menggunakanbidang miring. Pada zamandahulu sekrup Archimedesbanyak digunakan untuk meng-angkat air dari sungai menujulahan pertanian. Hingga saat inisekrup Archimedes masihdigunakan dalam bidangindustri.

Gambar 18.15 Sekrup archime-des digunakan untuk menaikkanair

Contoh Soal

Sebuah balok akan dinaikkan ke dalam sebuah truk dengan menggunakan bidang miringsepanjang 2,5 m. Gaya yang dibutuhkan sebesar 400 N. Jika tinggi bidang miring 2 m,berapakah berat balok tersebut?Penyelesaian :Diketahui:

F = 400 Ns = 2,5 mh = 2 m

Ditanyakan: w = . . .?Jawab:

F × s = w × h400 × 2,5 = w × 2

2w = 1.000

w = 500Jadi, berat balok tersebut adalah 500 N.

Rep.

www

.dor

lingk

inde

rsle

y


Kerja Mandiri 2

Kerjakan soal berikut dengan tepat!1. Untuk memindahkan sebuah benda ke tempat yang tingginya 1,25 m digunakan bidang

miring sepanjang 1,5 m. Jika berat benda 100 N, tentukan:a. gaya yang dikerjakan pada benda danb. keuntungan mekanisnya!

2. Sebuah lemari akan dinaikkan ke dalam sebuah truk dengan menggunakan bidangmiring sepanjang 3 m. Jika tinggi bidang miring 1,2 m dan gaya yang dibutuhkanadalah sebesar 750 N, berapa berat lemari tersebut? Hitung pula keuntungan mekanisbidang miring tersebut!

3. Sebutkan 3 contoh penerapan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari!

4. Roda dan PorosSimaklah percakapan berikut!

Ya, aku dibelikansepeda untuk pergi kesekolah karena jarakdari rumah ke sekolahterlalu jauh jika harus

ditempuh denganberjalan kaki.

Wah, Budisepedamubaru ya?

Percakapan di atas menunjukkan bahwa Budi dibelikan sepeda olehorang tuanya untuk berangkat ke sekolah. Letak sekolah Budi cukup jauhsehingga membutuhkan waktu yang lama dan tenaga yang besar untukberjalan kaki. Dengan menggunakan sepeda, perjalanan Budi ke sekolahakan lebih cepat dan tidak melelahkan.

Sepeda merupakan contoh alat yang bekerja menggunakan prinsip rodadan poros. Fungsi roda dan poros adalah untuk memungkinkan manusiabergerak lebih cepat. Contoh benda yang bergerak dengan menggunakanprinsip roda dan poros antara lain motor, mobil, kursi roda, dan sepatu roda.

Roda dan poros merupakan pesawat sederhana yang terdiri atas sebuahroda berputar yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputarbersama-sama. Roda dan poros merupakan pesawat sederhana yangberfungsi memperbesar kecepatan dan gaya. Keuntungan mekanis yangdiperoleh dari roda dan poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaanberikut.

Roda dan Poros


Km = jari - jari rodajari - jari poros . . . (18.10)

Kecepatan yang dihasilkan oleh sepeda diperoleh dariperbandingan antara jari-jari roda dan jari-jari poros (gir). Misalnya,pada sepeda balap. Jika gir belakang disetel pada jari-jari terkecilmaka sepeda akan melaju dengan kencang. Jika gir roda belakangdisetel pada jari-jari yang besar maka laju sepeda balap akanmelambat. Jelas, bukan? Sekarang coba kamu kerjakan studipustaka berikut!

Studi Pustaka

Rangkuman

Carilah referansi tambahan mengenai pesawat sederhana yang menggunakan prinsiproda dan poros! Catat hasilnya di buku catatanmu kemudian sampaikan hasilnya di depankelas!

1. Pesawat sederhana merupakan peralatan yang dibuat sangat praktis dan mudahdigunakan.

2. Tuas terdiri atas sebuah batang yang berputar pada sebuah titik tetap yang disebut titiktumpu.

3. Tuas jenis pertama mempunyai titik tumpu yang berada di antara beban dan kuasa. Contoh:palu cakar dan gunting.

4. Tuas jenis kedua mempunyai beban yang terletak di antara titik tumpu dan kuasa. Contoh:pembuka tutup botol dan gerobak dorong satu roda.

5. Tuas jenis ketiga mempunyai posisi kuasa yang terletak di antara titik tumpu dan beban.Contoh: sumpit mi, pinset, dan staples.

6. Keuntungan mekanis tuas dirumuskan sebagai berikut.

Km = = k

b

lwF l

5. Katrol merupakan pesawat sederhana berupa roda yang dikelilingi rantai atau tali.6. Katrol tetap adalah katrol yang jika digunakan untuk melakukan usaha, tidak berpindah

tempat melainkan hanya berputar pada porosnya. Keuntungan mekanis katrol tetap adalahsebagai berikut.

Km = =wF

1

7. Katrol bergerak adalah katrol yang dapat bergerak bebas apabila digunakan untukmengangkat benda. Keuntungan mekanis katrol bergerak dirumuskan:

Sebaiknya TahuPada zaman dahulu roda keretaharus diberi minyak setiap hari.Hal ini dilakukan sampai adapenemuan poros yang mengan-dung minyak pada tahun 1787.


Km = =wF

2

8. Katrol ganda merupakan gabungan antara katrol tetap dan katrol bergerak yang digunakanbersama-sama. Keuntungan mekanis katrol ganda dirumuskan sebagai berikut.

Km = x atau Km = 2n

9. Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudutterhadap lantai. Keuntungan mekanis dari bidang miring dirumuskan:

Km = w sF h

=

10. Roda dan poros merupakan pesawat sederhana yang terdiri atas sebuah roda berputaryang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Contohbenda yang menggunakan prinsip roda dan poros antara lain sepeda, motor, dan kursiroda. Keuntungan mekanis dari roda dan poros dirumuskan sebagai berikut.

Km =jari - jari rodajari - jari poros


Soal-soal Uji Kompetensi

A. Ayo, berilah tanda silang pada jawabanyang paling tepat!1. Berikut ini yang bukan merupakan fungsi

pesawat sederhana adalah . . . .a. memperkecil usahab. mempercepat pekerjaanc. mempermudah melakukan kerjad. memperbesar usaha

2. Untuk mengendurkan mur diperlukan . . . .a. obengb. pakuc. palud. bidang miring

3. Alat yang menggunakan prinsip tuas jeniskedua adalah . . . .a. pisaub. guntingc. rodad. pemecah kemiri

4. Berikut ini merupakan alat yang meng-gunakan prinsip bidang miring, kecuali. . . .a. pisaub. rodac. tanggad. sekrup

5. Katrol yang memiliki keuntungan mekanissama dengan 1 adalah . . . .a. katrol rangkapb. katrol bebasc. katrol tetapd. katrol bergerak

6. Gir pada sepeda menggunakan prinsip. . . .a. bidang miringb. tuasc. roda dan porosd. katrol

7. Dua orang anak yang mempunyai beratsama sedang bermain jungkat-jungkit.Jika jungkat-jungkit dalam keadaansetimbang maka posisi dua anak tersebutadalah . . . .a. jarak kedua anak dari poros samab. kedua anak duduk di salah satu ujung

papanc. jarak kedua anak dari poros tidak

samad. salah satu anak duduk pada poros

8. Sebuah tongkat panjangnya 1,5 mdigunakan sebagai pengungkit. Jikabenda seberat 50 N berada pada jarak0,5 m dari titik tumpu, besar gaya yangdigunakan untuk mengangkat bendaadalah . . . .a. 5 Nb. 10 Nc. 20 Nd. 25 N

9. Sebuah batu beratnya 20 N diangkatdengan menggunakan sebuah tuas. Jikagaya yang diberikan sebesar 10 N,keuntungan mekanisnya adalah . . . .a. 2b. 1c. 0,5d. 0

10. Keuntungan mekanis dari katrol ber-ganda yang memiliki tiga buah katrolbebas untuk mengangkat benda se-besar 35 N adalah . . . .a. 7b. 6c. 5d. 4


B. Jawablah pertanyaan berikut denganbenar!1. Sebutkan 4 keuntungan menggunakan

pesawat sederhana!2. Sebutkan alat yang bekerja menggunakan

prinsip tuas jenis ketiga!3. Sebutkan alat-alat yang bekerja meng-

gunakan prinsip bidang miring!4. Sebuah papan digunakan sebagai bidang

miring. Panjang papan tersebut 1,5 m.

Jika gaya yang diberikan untuk memin-dahkan benda dengan ketinggian 1,2 madalah 150 N, berapakah berat bendatersebut?

5. Sebuah katrol bergerak seberat 20 Ndigunakan untuk mengangkat bendaseberat 80 N. Berapakah besar gaya yangdiberikan untuk menarik katrol?

20 bab 18 pesawat sederhana

Documents