Pesawat sederhana
Dalam fisika, pesawat sederhana adalah segala jenis perangkat yang hanya membutuhkan satu gaya untuk bekerja. Kerja terjadi sewaktu gaya diberikan dan menyebabkan gerakan sepanjang suatu jarak tertentu. Kerja yang timbul adalah hasil gaya dan jarak. Jumlah kerja yang dibutuhkan untuk mencapai sesuatu bersifat konstan, walaupun demikian jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mencapai hal ini dapat dikurangi dengan menerapkan gaya yang lebih sedikit terhadap jarak yang lebih jauh. Dengan kata lain, peningkatan jarak akan mengurangi gaya yang dibutuhkan. Rasio antara keduanya disebut keuntungan mekanik.
Secara tradisional, pesawat sederhana terdiri dari:
• Tuas
• Bidang miring
• Katrol
Tuas
Dari gambar tersebut dapat dilihat bagian-bagian utama pada tuas yaitu :
• Benda yang berbentuk batang yang berfungsi sebagai
pengungkit
• Penyangga/penumpu/titik tumpu T diletakkan antara kedua ujung batang tersebut .
• Titik beban B yaitu ujung yang digunakan untuk meletakkan benda yang akan diangkat
• Titik kuasa F, yaitu ujung pengungkit yang diberi gaya kuasa untuk mengangkat beban.
Prinsip Kerja Tuas
Cara Kerja Tuas
Kalau kita akan mengangkat benda dengan menggunakan tuas, maka kita harus meletakkan benda di salah satu ujung pengungkit (tuas) kemudian memasang batu atau benda apa saja sebagai penumpu dekat dengan benda seperti pada gambar . Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang pengungkit tersebut secara perlahan-lahan sampai benda dapat diangkat atau bergeser
Dengan menggunakan tuas semakin jauh jarak kuasa terhadap titik tumpu, maka semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban, atau dapat dirumuskan
B X Lb = F X Lk
Keterangan :
B : Beban yang akan diangkat (satuannya Newton )
Lb : Jarak antara Beban dengan titik tumpu (satuannya meter )
F : Kuasa (gaya yang akan mengangkat beban)(satuannya Newton )
Lk : Jarak antara Kuasa dengan titik tumpu (satuannya meter )
Jenis Tuas
Berdasarkan letak titik tumpunya, tuas dapat dikelompokkan menjadi 3 kelas/jenis :
Tuas kelas pertama
Tuas kelas yang pertama yaitu tuas yang memiliki titik tumpu berada diantara titik kuasa F dan titik beban B, Contohnya : gunting, palu dan sebagainya
Tuas kelas kedua
Tuas kelas kedua yaitu tuas yang memiliki titik beban berada di antara titik kuasa F dan titik tumpu T atau bebannya diletakkan diantara titik tumpu dan titik kuasa
Contoh alat yang bekerja berdasarkan prinsip tuas kelas kedua antara lain :
1. Gerobak dorong
2. Pembuka botol
3. pemecah biji
Tuas kelas ketiga
Tuas yang titik kuasa F posisinya berada diantara titik tumpu T dan titik beban B contohnya: penjepit, pinset, tangan memegang beban, dsb
Keuntungan Mekanik Tuas
Dengan menggunakan tuas beban kerja terasa lebih ringan berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh dari pesawat sederhana seperti demikian dinamakan dengan keuntungan mekanik. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan. Keuntungan Mekanik ini dapat ditulis kedalam rumus sebagai berikut :
Keuntungan Mekanik = atau disingkat KM =
Dengan demikian keuntungan mekanik tuas dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Jika beban 1000 N dan kuasa untuk mengangkat 250 N, maka keuntungan mekaniknya adalah
KM = = Jadi keuntungan mekaniknya adalah 4 kali
Bidang Miring
Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan lintasan yang miring. Dengan menggunakan bidang miring beban yang berat dapat dipindahkan ketempat yang lebih tinggi dengan lebih mudah, artinya gaya yang kita keluarkan menjadi lebih kecil bila dibanding tidak menggunakan bidang miring. Semakin landai bidang miring semakin ringan gaya yang harus kita keluarkan.
Bagian-Bagian Bidang Miring
Bagian-bagian penting pada bidang miring dapat digambarkan sebagai berikut :
Keterangan :
B: Gaya berat beban ( Benda yang akan dipindahkan)
F: Gaya (Gaya yang diperlukan untuk memindahkan beban) gaya berat beban
S: panjang lintasan miring ( Jarak antara ujung-ujung lintasan miring)
h: ketinggian tempat ( Jarak antara lantai dengan tempat yang akan digunakan untuk meletakkan beban)
Prinsip Kerja Bidang Miring
Untuk mengangkat beban yang beratnya (B) ke tempat yang tingginya (h) diperlukan kerja sebesar W = B x h, apabila usaha sebesar W melalui bidang miring yang panjangnya s diperlukan kerja sebesar W = F x s. Karena kerja yang dilakukan sama besar, maka dapat dirumuskan sebagai berikut : Keterangan : B = berat beban ( satuannya Newton ) h = tinggi ( satuannya meter ) s = panjang lintasan miring ( satuannya meter ) F = gaya kuasa untuk mengangkat beban ( satuannya Newton )
Dalam kehidupan sehari-hari prinsip bidang miring digunakan untuk alat bantu kerja misalnya baji dan sekrup :
Baji adalah benda keras yang terbuat dari batu atau logam yang dibuat tebal pada salah satu ujungnya sedangkan ujung yang lain dibuat lebih tipis sehingga bagian ujung yang tipis menjadi lebih tajam.
Pada zaman dahulu baji digunakan untuk membelah kayu atau memotong hewan dan memotong benda-benda lain.
Di zaman sekarang kita sering menggunakan peralatan rumah tangga yang dibuat dalam bentuk baji misalnya :
- Kapak digunakan untuk membelah atau memotong kayu.
- pahat digunakan oleh tukang ukir untuk membuat patung
- Paku digunakan untuk menyambung atau menempelkan benda
Sekrup adalah salah satu alat yang menggunakan prinsip bidang miring. Pada dasarnya sekrup adalah bidang miring yang melilit pada sebuah silinder oleh karena itu apabila sekrup diputar atau diulir maka sekrup tersebut dapat bergerak maju mundur
Keuntungan Mekanik Bidang Miring
Keuntungan Mekanik Bidang miring Dengan menggunakan bidang miring beban kerja terasa lebih ringan, berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh jika menggunakan bidang miring disebut keuntungan mekanik bidang miring. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.
katrol
Salah satu jenis katrol adalah kerekan. Kerekan umumnya digunakan untuk mengubah gaya dari gaya angkat menjadi gaya tarik
Perhatikan gambar berikut ini Untuk mengangkat beban M Jika tidak menggunakan katrol tentu akan lebih sulit karena harus ditarik ke atas, akan tetapi jika menggunakan katrol akan lebih mudah dan terasa lebih ringan karena dibantu oleh berat badan kita.
Jenis Katrol
Ada 2 jenis katrol, yaitu :
1. Katrol Tetap
Pada Katrol Tetap Titik Tumpu terletak pada sumbu katrol artinya
Jarak antara Titik Beban ke Titik Tumpu sama dengan jarak antara kuasa ke titik tumpu dengan demikian maka panjang lengan beban sama dengan panjang lengan kuasa
Karena Lengan beban sama dengan Lengan Kuasa
Maka keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah :
Jadi keuntungan mekanik katrol tetap adalah 1
Keuntungan lain dari katrol tetap adalah mengubah arah gaya dari gaya angkat menjadi gaya tarik ke bawah
2. katrol Bergerak
Pada katrol bergerak titik tumpu terletak pada tali yang terikat pada tempat tertentu sedangkan titik beban terletak pada pusat (poros) katrol dan titik kuasa terletak pada tali yang ditarik gaya.
Oleh sebab itu maka panjang lengan kuasa adalah 2 kali panjang lengan beban
Jadi keuntungan mekanik katrol bergerak adalah 2 kali
Prinsip Kerja Katrol
Berdasarkan prinsip katrol, orang menyusun katrol tunggal menjadi beberapa katrol yang bekerja sekaligus. Katrol yang demikian disebut sistem katrol atau katrol berganda
SISTEM KATROL atau KATROL BERGANDA adalah penggabungan beberapa katrol, sehingga mempunyai keuntungan mekanik yang berlipat ganda. Keuntungan Mekanik (KM) katrol ganda adalah sama dengan banyaknya katrol yang tersusun pada SISTEM KATROL atau dapat juga ditentukan dari banyaknya tali katrol yang mengangkat beban. Sebagai contoh Jika katrol menggunakan tali yang menahan beban berjumlah 6, maka keuntungan mekaniknya adalah 6 kali.
Berdasarkan prinsip katrol, orang menyusun katrol tunggal menjadi beberapa katrol yang bekerja sekaligus. Katrol yang demikian disebut sistem katrol atau katrol berganda
Tulisan ini hasil rangkuman dari http://www.e-dukasi.net/mapok/mp_full.php?id=280
