materi smp kelas 7 bab viii (pesawat sederhana)

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.PdBAB VIII

PESAWAT SEDERHANA

Dalam bab ini akan dipelajari pesawat sederhana. Pesawat sederhana yang dimaksud dalam konteks ini bukan pesawat terbang sederhana seperti gambar atas melainkan segala sesuatu peralatan yang dapat memudahkan pekerjaan manusia. Sebagai contoh gunting, tuas, tang, bidang miring, katrol, dan sebagainya. Masing-masing pesawat sederhana tersebut memiliki keuntungan mekanis, dan pembahasannya menggunakan prinsip momen gaya. Beberapa pesawat sederhana dapat tersusun menjadi pesawat rumit.


131

Pembelajaran ini bertujuan agar Anda dapat :Menunjukkan kegunaan beberapa pesawat sederhana yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari misalnya tuas (pengungkit), katrol tunggal baik yang tetap maupun yang bergerak, bidang miring, dan roda gigi (gear)Menyelesaikan masalah secara kuantitatif sederhana berhubungan dengan pesawat sederhana


A. Beberapa Pesawat Sederhana

Momen Gaya

Momen Gaya merupakan salah satu bentuk usaha dengan salah satu titik sebagai titik

acuan. Misalnya anak yang bermain jungkat-jungkit.

Gambar 8.1. Momen gaya pada 2 anak yang bermain jungkat-jungkit.

Momen gaya adalah hasil kali gaya dan jarak terpendek arah garis kerja terhadap titik

tumpu. Momen gaya sering disebut dengan momen putar atau torsi, diberi lambang t

(baca: tau).

t = F . d

Satuan dari momen gaya atau torsi ini adalah N.m yang setara dengan joule.

Momen gaya yang menyebabkan putaran benda searah putaran jarum jam disebut

momen gaya positif. Sedangkan yang menyebabkan putaran benda berlawanan arah

putaran jarum jam disebut momen gaya negatif.

Gambar 8.2. Diagram bebas permainan jungkat jungkit


132

B O

d1 d2 A

F2

F1


Titik 0 sebagai titik poros atau titik acuan.

Momen gaya oleh F1 adalah t1 = + F1 . d1

Momen gaya oleh F2 adalah t2 = - F2 . d2

Pada sistem keseimbangan resultan momen gaya selalu bernilai nol, sehingga

dirumuskan

∑ t = 0

Pada permainan jungkat-jungkit dapat diterapkan resultan momen gaya = nol.

∑ t = 0

- F2 . d2 + F1 . d1 = 0

F1 . d1 = F2 . d2

Tuas

Gambar 8.3. Tuas atau Pengungkit

Pada tuas yang digunakan sebagai pengungkit atau pencungkil beban untuk memudahkan pekerjaan manusia.

Gambar 8.4. Diagram tuas


133

Lk ALb

OB w F


Pada diagram bebas tuas, gaya beban dari batu diberi lambang w dan gaya dorong dari

orang disebut gaya kuasa atau F. Titik O sebagai titik tumpu. Titik B disebut sebagai

titik beban, dan Titik A disebut sebagai titik kuasa. Jarak O ke A sebagai lengan kuasa

(Lk). Jarak O ke B sebagai lengan beban (Lb).

Sesuai prinsip keseimbangan momen gaya maka resultan momen gaya sama dengan

nol.

∑ t = 0

F . Lk – w . Lb = 0

Sehingga berlaku

F . Lk = w . Lb

Persamaan keuntungan mekanis dari tuas dirumuskan sebagai berikut.

Dari persamaan F . Lk = w . Lb

=

Sehingga keuntungan mekanisnya adalah

Km = atau Km =

Alat-alat yang menggunakan prinsip kerja tuas / pengungkit digolongkan menjadi

tiga menurut letak titik tumpunya. Diantaranya sebagai berikut.

1. Tuas dengan titik tumpu diapit oleh titik beban dan titik kuasa.

Keterangan : O sebagai titik tumpu B sebagai titik beban

A sebagai titik kuasaW sebagai gaya bebanF sebagai gaya kuasa.

Gambar 8.5. Tuas dengan titik tumpu diapit oleh titik beban dan titik kuasa.


134

A

OB w F


Tuas jenis ini memiliki keuntungan mekanis lebih dari satu, jadi bersifat

menguntungkan. Contoh untuk tuas sistem ini selain pengungkit adalah dongkrak

mobil, permainan jungkat-jungkit, palu pencabut paku, sekop, pembuka botol, lengan

yang mengangkat barbell genggam, gunting kuku, catut, gunting, timbangan, gerobak

pasir dan lain-lain.

Gambar 8.6. Beberapa contoh benda yang menggunakan prinsip tuas dengan titik tumpu

ditengah

2. Tuas dengan titik beban diapit oleh titik tumpu dan titik kuasa. F

A B

O w

Gambar 8.7. Tuas dengan titik beban diapit oleh titik tumpu dan titik kuasa.

Tuas jenis ini juga bersifat menguntungkan karena mempunyai keuntungan mekanik

lebih dari satu. Contoh untuk tuas sistem ini selain pengungkit adalah stapler, bajak

sawah, menurunkan penumpang dari becak, dan lain-lain.


135

Keterangan : O sebagai titik tumpuB sebagai titik bebanA sebagai titik kuasaw sebagai gaya bebanF sebagai gaya kuasa


Gambar 8.8. Alat bajak sawah sebagai titik beban, sapi sebagai kuasa dan ujung yang

dipegang Pak tani sebagai titik tumpu

3. Tuas dengan titik kuasa diapit oleh titik tumpu dan titik beban.

Keterangan : O sebagai titik tumpu B sebagai titik beban

A sebagai titik kuasaW sebagai gaya bebanF sebagai gaya kuasa.

Gambar 8.9. Tuas yang tidak menguntungkan yaitu titik kuasa diapit oleh titik

tumpu dan titik beban

Tuas jenis ini tidak pernah dipergunakan karena tidak menguntungkan atau gaya kuasa

yang diperlukan lebih besar dari beban yang ada Jadi keuntungan mekaniknya kurang

dari satu.

Uji Kompetensi

1. Diketahui massa beban 15 kg dan panjang lengan beban 2m.

Bila Massa kuasa 10 kg hitunglah panjang lengan kuasa !

2. Sebuah pengungkit panjangnya 2 meter, dengan panjang

lengan beban 0,25 meter. Bila beban yang akan diangkat seberat 500 N,

tentukan keuntungan mekanis katrol dan kuasa yang diperlukan.

3. Perhatikan gambar berikut ini

L1= 30 cm L2= 60 cm

F1 = ? F2 = 20 kgf

Dengan sebuah tuas gaya sebesar 20 kgf dapat mengangkat sebuah benda.

Apabila L1 = 60 cm, L2 = 30 cm. Berapakah berat benda ?


136

B A

O

F w


4. AB = 100 cm , AC = 40 cm , mB = 80 kg , Berapakah mK ?

B

C mK mB

A

5. Sebuah tongkat bambu yang panjangnya 5 m, digunakan

untuk menggeserkan batu yang beratnya 1200 N. Titik tumpunya terletak1

m dari batu, berapakah gaya tekan tangan yang diperlukan ?

6. Seseorang tidak dapat membuka skrup dengan kunci pas

untuk memperoleh efek putar yang lebih besar, dengan kunci pas yang

bagaimanakah yang harus digunakan agar ia mendapatkan efek putar yang

lebih besar ?

Katrol

Katol termasuk pesawat sederhana yang berbentuk bulat dengan sumbu/as putar di

tengahnya. Katrol juga menggunakan prinsip kerja tuas. Jadi ada titik tumpu, titik

beban, titik kuasa, lengan beban dan lengan kuasa,

Menurut jumlah katrolnya sistem katrol dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Katrol tunggal, yang terdiri dari hanya sebuah katrol.

Gambar 8.9. Katrol tunggal

2. Katrol ganda (gabungan), yang terdiri dari lebih satu katrol.


137


Gambar 8.10. Katrol ganda

Menurut letak titik tumpunya katrol hanya dibagi dua, yaitu :

1. Katrol tetap/diam

2. Katrol bebas/bergerak

Katrol Tetap

B O A

F

w

Katrol Bebas

F

B O A


138

Katrol tetap mempunyai keterangan sebagai berikut. Titik O sebagai titik tumpu, titik B sebagai titik beban, titik A sebagai titik kuasa, F adalah gaya kuasa, w adalah gaya berat beban.Jarak OA = lengan kuasa, dan jarak OB = lengan beban, keduanya sama panjang karena sama dengan jari-jari katrol. Jadi pada katrol tetap berlaku Lk = Lb Sehingga dalam persamaan F . Lk = w . Lb berlaku F = w. Dengan demikian keuntungan mekanik pada katrol tetap bernilai 1.

Km = = 1 atau Km = = 1

Katrol bebas mempunyai keterangan sebagai berikut. Titik O sebagai titik tumpu, titik B sebagai titik beban, titik A sebagai titik kuasa, F adalah gaya kuasa, w adalah gaya berat beban.Jarak OA = lengan kuasa = dua kali jari-jari katrol, dan jarak OB = lengan beban = jari-jari katrol, Jadi pada katrol bebas Lk = 2 Lb Sehingga dalam persamaan F . Lk = w . Lb berlaku 2 F = w. Dengan demikian keuntungan mekanik pada katrol tetap bernilai 1.

Km = = 2 atau Km = = 2


w

Uji Kompetensi

1. Sebuah kotak yang beratnya 425 newton akan dipindahkan ke atas

dengan menggunakan katrol tetap. Berapakah besar gaya yang diperlukan

untuk memindahkan kotak tersebut ?

2. Mesin katrol memindahkan sebuah peti kemas dari truk ke kapal dengan

katrol bergerak. Gaya yang dikeluarkan mesin katrol tersebut 3.775 newton.

Berapakah berat peti kemas tersebut ?

3. Budi akan memindahkan peti ke atas dengan

menggunakan katrol bergerak. Besar gaya yang dikeluarkan Budi 250 newton.

Jika besar percepatan gravitasi bumi 10 m/det2, berapakah massa batu

tersebut?

4. Dengan menggunakan katrol gabungan, Amir memindahkan sebuah

benda. Ternyata Amir mengeluarkan gaya 392 newton. Jika besar gravitasi

bumi 9,8 m/det2, berapakah massa benda itu ?

5. Dengan menggunakan katrol diam seorang anak menaikkan sebuah benda

hingga mengeluarkan gaya 245 newton. Jika massa benda

0,25 kuintal berapakah percepatan gravitasi bumi ?


139


WARTA SAINS

PESAWAT TERBANG MERUPAKAN PESAWAT RUMIT YANG DIBANGUN

DARI BERBAGAI MACAM PESAWAT SEDERHANA TERMASUK

INSTRUMEN OTOMOTIF, KELISTRIKAN, KOMUNIKASI, DAN

KOMPUTERISASI. PESAWAT RUMIT LAINNYA MISALNYA ELEVATOR,

ESKALATOR, MOBIL, SEPEDA MOTOR DAN LAIN-LAIN.


140

Q


Bidang Miring

Bidang miring termasuk pesawat sederhana yang gunanya untuk memudahkan

usaha / kerja mengangkat beban yang berat. Misalnya bidang miring dibuat untuk

memudahkan menaikkan baban pada kendaraan yang biasa memuat benda-

benda atau barang-barang yang berat dengan cara dipasang papan atau balok

kayu yang berfungsi sebagai bidang miring. Dengan melalui bidang miring ini

benda-benda lebih mudah dinaikkan ke atas truk.

Gambar 8.11. Bidang miring yang dipasangkan pada truk

Perhatikan diagram bebas dari bidang miring berikut ini.

F h s w Gambar 8.11. Diagram bebas bidang miring

Dari persamaan usaha adalah selisih energi potensial gravitasi, diperoleh

persamaan sebagai berikut.

W = Ep

F.s = m.g.h karena berat beban w = m.g maka

F.s = w.h

Keuntungan mekanis dari bidang miring ditentukan dari persamaan berikut ini.

F.s = w.h


141

sh

Panjang bidang miring adalah s, dan ujung tingginya mempunyai ketinggian h.Bila beban yang diangkat seberat w = m.g. Gaya kuasa yang diperlukan adalah F .


=

Jadi keuntungan mekanis,

Km = atau Km =

Uji Kompetensi

1. Sebuah almari akan dipindahkan ke bak truk yang tingginya 1

m dengan menggunakan bidang miring yang panjangnya 10 m. Massa almari

adalah 30 kg. Besar gravitasi bumi di tempat tersebut 10 m/det2. Berapakah

besar gaya yang diperlukan untuk memindahkan almari itu ?

2. Balok yang mempunyai berat 200 N dipindahkan ke atas

sebuah mobil, dengan menggunakan bidang miring yang panjangnya 4 m.

Tinggi mobil tersebut 2 m. Berapakah besar gaya yang diperlukan untuk

memindahkan balok tersebut ?

3. Ibu mendorong peti pada papan miring dengan gaya 150

newton ke atas meja. Tinggi meja 1 meter, dan panjang papan miring tersebut

2 m, berapakah berat peti yang di dorong Ibu ?

4. Lukman naik sepeda melalui tanjakan dengan ketinggian 5

meter, dan panjangnya 20 meter. Ternyata gaya yang dikeluarkan Lukman

tersebut 120 newton. Jika percepatan gravitasi bumi 9,8 m/det2, berapakah

massa total Lukman dengan sepeda itu ?

5. Sebuah papan kayu yang panjangnya 5 m, diletakkan di

pinggir sebuah tembok sehingga membentuk bidang miring. Di atas papan

kayu tersebut terdapat peti besi yang massanya 50 kg. Untuk mendorong peti

ke atas dibutuhkan gaya 200 newton. berapakah tinggi tembok tersebut ?

Pekerjaan Rumah

1. Sebuah peti harta karun telah ditemukan di dalam lubang

galian dan hendak dinaikkan keatas menggunakan bidang miring Jika volume

peti 1500 cm3 dan massa jenis 5 g/cm3. Panjang bidang miring 2,5 meter dan


142


kedalaman lubang 4 m. Jika besar percepatan gravitasi bumi 10 m/det2,

berapakah besar gaya yang diperlukan untuk menarikpeti tersebut

menggunakan tali ke atas ?

2. Bus AKAP (Antar Kota Antar Propinsi)

melaju melalui jalan menanjak yang panjangnya 20 meter. Ketinggian jalan

itu 4 meter dan massa bus beserta penumpangnya 8 ton. Jika percepatan

gravitasi bumi 10 m/s2, hitunglah besar gaya yang harus dikeluarkan mesin

bus AKAP tersebut.

3. Sebuah peti yang massanya 60 kg dipindahkan ke atas meja

dengan menggunakan papan kayu. Jika gaya yang diperlukan untuk

memindahkan peti tersebut adalah 450 N dan ketinggian meja 1 meter, berapa

panjang papan kayu yang diperlukan ?

4. Hafidz ingin memindahkan kardus berisi mainan keatas rak

almari yang tingginya 50 cm. Ia menggunakan papan kayu sepanjang 1

meter. Jika gaya ang Ia perlukan sebesar 200 N, berapa berat kardus berisi

mainan Hafidz ?

5. Nugie naik sepeda melalui jalan yang menanjak dengan

ketinggian 3 meter dan panjangnya 12 meter. Ternyata gaya otot yang

dikeluarkan Nugie sebesar 120 N, tentukan massa Nugie beserta sepedanya !

Roda Gigi/Gear

Dengan ditemukannya roda, maka orang

mengembangkan hubungan roda-roda. Roda

gigi merupakan pesawat sederhana yang

berupa hubungan roda-roda sesinggungan

dengan gigi-gigi pengunci di seluruh


143


permukaan roda-roda. Pengunci ini berguna untuk mempertahankan hubungan

roda-roda dalam jangka waktu lama dan untuk mempertahankan kecepatan sudut

yang Gambar 8.12. Roda gigi terdiri dari 3 roda ditempuh masing-masing

roda.

Gambar 8.13. Struktur gigi pengunci di permukaan roda gigi

Roda gigi banyak digunakan pada mesin jam, mesin penggilingan, turbin

pembangkit listrik, mesin persneling kendaraan, kipas angina, dan sebagainya.

Pembahasan konteks roda gigi akan lebih diperdalam pada pembahasan tentang

gerak melingkar.

Dalam selang waktu yang sama masing-masing roda gigi memiliki kecepatan

linier yang sama, namun kecepatan sudut yang berbeda-beda.

v1 = v2

1 2

Karena v = . R maka berlaku

1. R1 = 2. R2

Uji Kompetensi

1. Roda A yang jari-jarinya 5 cm bersinggungan dengan roda B yang jari-jarinya 10

cm. Apabila roda A berputar searah jarum jam dengan kecepatan sudut 15 rad/s,

tentukan kecepatan sudut roda B dan kemana arah putarannya ?

2. Roda penggerak beban pada persnelling satu sebuah mobil memiliki dua buah roda

gigi yang masing-masing berjari-jari 8 cm dan 12 cm. Bila kelajuan mobil pada

persnelling satu itu adalah 36 km/jam, tentukan kecepatan sudut masing-masing

roda gigi.


144

Untuk ukuran gigi pengunci yang sama, gear yang memiliki lebih banyak gigi akan memiliki ukuran jari-jari yang lebih panjang.


3. Tiga buah roda gigi A,B, dan C sebuah mesin berjari-jari 2 mm, 4 mm, dan 6 mm.

Bila Roda gigi A berputar dengan kecepatan anguler 5 rad/s, hitunglah kecepatan

sudut roda gigi yang lain !

B.Menyelesaikan masalah secara kuantitatif sederhana berhubungan

dengan pesawat sederhana

Menyelesai Masalah yang Berhubungan dengan Tuas.

Pada tuas gaya beban diberi lambang w dan gaya dorong disebut gaya kuasa atau F.

Titik O sebagai titik tumpu. Titik B disebut sebagai titik beban, dan Titik A disebut

sebagai titik kuasa. Jarak O ke A sebagai lengan kuasa (Lk). Jarak O ke B sebagai

lengan beban (Lb).

Berlaku persamaan

F . Lk = w . Lb

=

Sehingga keuntungan mekanisnya adalah

Km = atau Km =

Uji Kompetensi

1. Seorang anak akan memindahkan sebuah batu yang beratnya 750 N

dengan menggunakan pengungkit. Jika panjang lengan beban 25 cm dan

panjang lengan kuasa 125 cm. Berapakah gaya kuasa yang diperlukan ?


145

Lk ALb

OB w F


2. Untuk memindahkan sebuah meja dengan menggunakan sebuah

pengungkit memerlukan gaya 60 newton. JIka panjang lengan beban 15 cm

dan panjang lengan kuasa 90 cm, berapakah berat meja itu ?

3. Dua orang anak A dan B bermain jungkat-jungkit. Berat anak A 400

newton dan anak B 600 newton. Jika panjang OA 3 meter, berapakah panjang

OB ?

4. Sebuah catut dengan panjang lengan beban 4 cm serta panjang lengan

kuasa 16 cm. Catut digunakan untuk mencabut sebuah paku yang menancap

pada balok kayu. Jika besar gaya pada paku 20 newton, berapakah besar gaya

yang harus dibutuhkan untuk mencabut paku ?

5. Sebuah kotak kayu ditimbang dengan menggunakan neraca lengan.

Panjang lengan beban 4 cm dan panjang lengan kuasa 60 cm. Ternyata anak

timbangan menunjukkan berat 80 newton. Berapakah berat kotak kayu

tersebut ?

6. Sebuah neraca lengan digunakan untuk menimbang sekarung beras.

Panjang lengan beban 8 cm dan panjang lengan kuasa 40 cm. Jika berat

sekarung beras itu 30 newton, berapakah berat anak timbangan ?

7. Dengan gaya sebesar 350 newton, Amir memindahkan sebuah batu

dengan sebuah pengungkit. Panjang lengan beban 25 cm dan panjang lengan

kuasa 2 meter. Berapakah berat batu tersebut ?

8. Seperti pada soal nomor 7, jika besar percepatan gravitasi bumi 1000

cm/det2, berapakah massa batu itu ?

9. Amir dan Joko bermain jungkat-jungkit yang panjangnya 3,3 meter.

Amir mempunyai berat 450 newton dan Joko beratnya 375 newton. Agar

permainan jungkat-jungkit dapat seimbang berapakah panjang dari titik tumpu

(pusat pengungkit) ke arah Amir ?

10. Sebuah almari yang massanya 70 kg akan dipindahkan menggunakan

pengungkit. Panjang lengan beban 4 cm dan panjang lengan kuasa 28 cm. Jika

percepatan gravitasi bumi 10 m/det2, berapa besar gaya yang diperlukan untuk

memindahkan almari tersebut ?


146


Menyelesai Masalah yang Berhubungan dengan Katrol

Katrol Tetap

B A O

FB

A

FA

Uji Kompetensi

1. Seorang anak mengangkat beban dengan menggunakan katrol tetap

mengeluarkan gaya sebesar 700 newton. Jika besar

percepatan gravitasi bumi 10 m/det2, berapakah massa

beban tersebut ?

2. Seorang anak menimba air di

sumur dengan timba kerekan. Jika massa air dalam ember 6 kg serta

besar percepatan gravitasi bumi 9,8 m/det2, berapakah besar gaya yang

harus dikeluarkan anak tersebut ?

3. Mobil derek yang mempunyai katrol gabungan (katrol tetap dan katrol

bergerak) digunakan untuk mengangkat sebuah mobil yang mengalami


147

Katrol tetap mempunyai keterangan sebagai berikut. Titik O sebagai titik tumpu, titik B sebagai titik beban, titik A sebagai titik kuasa, F adalah gaya kuasa, w adalah gaya berat beban.Jarak OA = lengan kuasa, dan jarak OB = lengan beban, keduanya sama panjang karena sama dengan jari-jari katrol. Jadi pada katrol tetap berlaku Lk = Lb Sehingga dalam persamaan F . Lk = w . Lb berlaku F = w. Dengan demikian keuntungan mekanik pada katrol tetap bernilai 1.

Km = = 1 atau Km = = 1


kecelakaan. Massa mobil 4 ton dan percepatan gravitasi bumi 9,8 m/det2,

berapakah gaya yang harus dikerjakan mobil derek tersebut ?

4. Sebuah mobil derek (katrol tetap) mengangkat mobil sedan dengan gaya

sebesar 4,95 . 104 newton. Jika massa mobil sedan 5 ton, berapakah besar

percepatan gravitasi bumi ?

5. Sebuah beban yang beratnya 100 N akan diangkat dengan katrol tetap.

Massa katrol diabaikan, berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik

beban itu ?

Katrol Bebas

FB

A

O B

A

FA

Uji Kompetensi

1. Sebuah katrol bergerak yang massanya dapat diabaikan diberi beban 200

kg. Bila g = 10 m/s2, berapa newton besarnya gaya penarik yang diperlukan agar

beban dapat terangkat?

2. Mesin katrol memindahkan sebuah petikemas dari truk ke kapal dengan

katrol bergerak. Gaya yang dikeluarkan mesin katrol tersebut 4000 newton.

Berapakah berat peti kemas tersebut ?

3. Anwar akan memindahkan peti ke atas dengan menggunakan katrol

bergerak. Besar gaya yang dikeluarkan Anwar 250 newton. Jika besar percepatan

gravitasi bumi 10 m/det2, berapakah massa batu tersebut?

4. Dengan menggunakan katrol gabungan, Nila memindahkan sebuah

benda. Ternyata Nila mengeluarkan gaya 300 newton. Jika besar gravitasi bumi 10

m/det2, berapakah massa benda itu ?


148

Katrol bebas mempunyai keterangan sebagai berikut. Titik O sebagai titik tumpu, titik B sebagai titik beban, titik A sebagai titik kuasa, F adalah gaya kuasa, w adalah gaya berat beban.Jarak OA = lengan kuasa = dua kali jari-jari katrol, dan jarak OB = lengan beban = jari-jari katrol, Jadi pada katrol bebas Lk = 2 Lb Sehingga dalam persamaan F . Lk = w . Lb berlaku 2 F = w. Dengan demikian keuntungan mekanik pada katrol tetap bernilai 1.

Km = = 2 atau Km = = 2


5. Dengan menggunakan katrol bebas seorang anak menaikkan sebuah

benda hingga mengeluarkan gaya 450 newton. Jika massa benda 0,5 kuintal

berapakah percepatan gravitasi bumi ?


149


Menyelesai Masalah yang Berhubungan dengan Bidang Miring.

F h s w Gambar 8.11. Diagram bebas bidang miring

Berlaku persamaan :

F.s = m.g.h

dan w = m.g

maka

F.s = w.h

Keuntungan mekanis dari bidang miring adalah :

F.s = w.h

=

Jadi keuntungan mekanisnya,

Km = atau Km =

Uji Kompetensi

1. Hafidz ingin memindahkan kardus berisi mainan keatas rak

almari yang tingginya 40 cm. Ia menggunakan papan kayu sepanjang 1,5

meter. Jika gaya yang Ia perlukan sebesar 150 N, berapa berat kardus berisi

mainan Hafidz ?

2. Nugie naik sepeda melalui jalan yang menanjak dengan

ketinggian 2 meter dan panjangnya 15 meter. Ternyata gaya otot yang

dikeluarkan Nugie sebesar 150 N, tentukan massa Nugie beserta sepedanya !

3. Alma mendorong peti pada papan miring dengan gaya 250

newton ke atas meja. Tinggi meja 0,8 meter, dan panjang papan miring

tersebut 2,5 m, berapakah berat peti yang di dorong oleh Alma ?


150

Panjang bidang miring adalah s, dan ujung tingginya mempunyai ketinggian h.Bila beban yang diangkat seberat w = m.g. Gaya kuasa yang diperlukan adalah F .


4. Dika naik sepeda melalui tanjakan dengan ketinggian 6 meter,

dan panjangnya 25 meter. Ternyata gaya yang dikeluarkan Dika tersebut 150

newton. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/det2, berapakah massa total Dika

dengan sepeda itu ?

5. Papan kayu yang panjangnya 4 m, diletakkan di pinggir

sebuah tembok sehingga membentuk bidang miring. Di atas papan kayu

tersebut terdapat peti besi yang massanya 30 kg. Untuk mendorong peti ke

atas dibutuhkan gaya 250 newton. berapakah tinggi tembok tersebut ?

Menyelesai Masalah yang Berhubungan dengan Roda Gigi

1. Tiga buah roda gigi A,B, dan C sebuah mesin berjari-jari 20 mm,

14 mm, dan 36 mm. Bila Roda gigi A berputar dengan kecepatan anguler 15 rad/s,

hitunglah kecepatan sudut roda gigi yang lain !.

2. Roda penggerak beban pada penggilingan tebu memiliki dua buah

roda gigi yang masing-masing berjari-jari 8 cm dan 12 cm. Bila kecepatan sudut

roda yang berjari-jari kecil 30 rad/s, tentukan kecepatan sudut roda gigi lainnya.

3. Jam dinding memiliki dua roda gigi yang berjari 2 : 1. Bila

kelajuan sudut roda gigi kecil 60 rad/s, hitung kelajuan sudut roda gigi lainnya!

RINGKASAN

Momen gaya adalah hasil kali antara gaya dan jarak garis kerja gaya ke titik

tumpu.

Pesawat sederhana adalah segala sesuatu yang dapat meringankan pekerjaan

manusia.

Pesawat rumit adalah gabungan berbagai pesawat sederhana dan instrumen-

instrumen pendukung lainnya.

Contoh pesawat sederhana antara lain tuas, katrol, bidang miring, roda gigi.

Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa

atau antara lengan beban dengan lengan kuasa.


151


SOAL-SOAL KOMPETENSI BAB VIII

SOAL ESSAY

1. Sebuah pengungkit panjangnya 1,5 meter, dengan panjang

lengan beban 2,5 meter. Bila beban yang akan diangkat seberat 1500 N,

tentukan keuntungan mekanis katrol dan kuasa yang diperlukan.

2. Dengan menggunakan katrol gabungan, Hartini memindahkan

sebuah benda. Ternyata Hartini mengeluarkan gaya 392 newton. Jika besar gravitasi

bumi 9,8 m/det2, berapakah massa benda itu ?

3. Pak Guru naik sepeda melalui tanjakan dengan ketinggian 10

meter, dan panjangnya 50 meter. Ternyata gaya yang dikeluarkan Pak Guru

tersebut 2500 newton. Jika percepatan gravitasi bumi 9,8 m/det2, berapakah

massa total Lukman dengan sepeda itu ?

4. Jam dinding memiliki dua roda gigi yang berjari 3 : 2. Bila

kelajuan sudut roda gigi kecil 50 rad/s, hitung kelajuan sudut roda gigi lainnya!

5. Mesin katrol bergerak memindahkan sebuah petikemas dari truk ke

kapal dengan katrol bergerak. Gaya yang dikeluarkan mesin katrol tersebut 4000

newton. Berapakah berat peti kemas tersebut ?

SOAL PILIHAN GANDA

1. Bila kita akan mencabut paku dari dinding, supaya lebih gampang kita

menggunakan ...

a. obeng

b. palu

c. penarik gabus

d. catut

2. Gaya ungkit pada tuas dapat diperkecil dengan cara ...

a. memperpanjang lengan kuasa

b. memperpendek lengan beban


152


c. menggeser titik tumpu ke arah beban

d. memperpanjang lengan beban

3. Dengan katrol bergerak beban ½ kwintal beras dapat diangkat. Maka

gaya kuasa yang dilakukan adalah ...

a. 10 kg b. 15 kg c. 20 kg d. 25 kg

4. Untuk mengangkat beban seperti terlihat pada gambar, dipoerlukan gaya

F sebesar ...

F

O

B A

M = 100 kg

a. 500 N b. 1000 N c. 1500 N d. 2000 N

5. Sebuah beban dapat diangkat dengan melakukan gaya 10 N pada suatu

katrol yang mempunyai keuntungan mekanis 4. Berat beban yang diangkat

sebesar ...

a. 0,4 newton b. 2,5 newton c. 114 newton d. 40 newton

6. Perbandingan lengan beban dan lengan kuasa pada tuas 3 : 5. Bila kuasa

sebesar 60 N, maka beban yang dapat diangkat sebesar ...

a. 36 N b. 100 N c. 64. N d. 72 N

7. Pada tuas gaya sebesar 50 N mampu mengangkat beban 150 N.

Keuntungan mekanis tuas ini adalah ...

a. 1/3 b. 3 c. 30 d. 300

8. Kuasa sebesar 75 N diperlukan untuk mengangkat sebuah peti dengan

katrol bergerak. Keuntungan mekanis katrol = 3. Maka berat peti adalah ...

a. 25 N b. 37,5 N c. 125 N d. 225 N

9. Cara di bawah ini dapat memperkecil gaya yang kita perlukan untuk

mengungkit sebuah beban, kecuali ...

a. memperpanjang lengan kuasa


153


b.memperpanjang lengan beban

c. memperpendek lengan beban

d. mendekatkan titik tumpu terhadap beban

10. Berdasarkan gambar berikut, maka pernyataan yang benar adalah ...

F

B

A C

D

a. A titik beban, AC lengan kuasa

b. B titik beban, AB lengan beban

c. C titik kuasa, AB lengan kuasa

d. D titik beban, AC lengan beban

11. Pesawat sederhana pada dasarnya adalah alat yang digunakan untuk …

a. mengurangi usaha c. menghilangkan usaha

b. memperkuat usaha d. memudahkan usaha

12. Alat yang bekerja dengan dasar tuas jenis pertama adalah …

a. tang b. pencabut paku c. gerobag dorong d, pemecah kemiri

13. Pesawat sederhana yang dapat mengubah gaya tarik menjadi gaya angkat adalah ..

a. tuas b. gunting c. tangga d. katrol

14. Kelompok alat yang tidak bekerja berdasarkan prinsip tuas adalah …

a. timbangan dacin, gunting, gerebag

b. pemecah kemiri, pinset, pencabut

c. pisau, tangga, loteng, jalan dipegunungan

d. jungkit-jungkit, pembuka botol, kakatua

15.

w = 450N

1,5 m

F = ?

0,5 m


154


Berapa kuasa untuk mengankat beban w pada gambar diatas ?

a. 400 N b. 300 N c. 150 N d. 100 N

16. Keuntungan mekanis katrol bergerak tunggal seperti gambar dibawah ini adalah ..

a. 1 b. 2 c. 3 d.4

17. Alat –alat yang bekerja dengan prinsip bidang miring adalah …

a. katrol, tuas, sekrup c. linggis, tangga, tuas

b. kapak, sekrup, gunting d. pisau, tangga, sekrup

18. Sebuah drum minyak dinaikkan ke atas truk setinggi 2 meter. Jika bidang miring

yang digunakan panjangnya 4 meter dan berat drum 200 N, maka gaya dorong yang

diperlukan …..N

a. 800 b. 400 c. 100 d. 50

19 Apabila hanya dengan gaya 20 N kita dapat mengungkit sebuash batu yang beratnya

400 N dengan sebuah tuas, berarti keuntungan mekanik alat itu adalah ....

a. 2 b. 4 c. 20 d. 40

20. Usaha yang diperlukan untuk mengangkat sebuah peti pada bidang miring yang

panjangnya 2 meter dan tinggi bidang miring 80 cm, bila berat peti 500 N adalah ...

a. 400 joule c. 1000 joule

b. 800 joule d. 2000 joule


155

materi smp kelas 7 bab viii (pesawat sederhana)

Documents