PESAWAT SEDERHANA PERTEMUAN 5 HARLINDA SYOFYAN, S.Si., M.Pd PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN Mahasiswa mampu Mengidentifikasi berbagai jenis pesawat sederhana, misalnya pengungkit, bidang miring, katrol, dan roda. Menggolongkan berbagai alat rumah tangga sebagai pengungkit, bidang miring, katrol, dan roda. Mengidentifikasi kegiatan sehari-hari yang menggunakan pesawat sederhana. Memperagakan cara menggunakan pesawat sederhana.

PETA KONSEP PESAWAT SEDERHANA Pengungkit Bidang Miring Katrol Roda Berporos Pengungkit Jenis I Pengungkit Jenis III Pengungkit Jenis II Katrol Tetap Katrol Bebas Katrol Majemuk

Tujuan menggunakan pesawat sederhana adalah untuk: Melipatgandakan gaya atau kemampuan kita. Mengubah arah gaya yang kita lakukan. Menempuh jarak yang lebih jauh atau membesarkan kecepatan

A. TUAS atau PENGUNGKIT Pengungkit (tuas) merupakan alat yang digunakan untuk mengungkit benda yang berat. Tuas atau pengungkit adalah sebuah batang yang dapat diputar di sekitar titik tumpu. Pengungkit dapat berupa kayu atau besi panjang yang di beri gaya pada salah satu sisinya. Kuasa adalah gaya yang diberikan pada suatu benda untuk memindahkannya.

A. TUAS atau PENGUNGKIT (2) Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehingga keuntungan menggunakan tuas adalah gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan. Besarnya gaya yang dihasilkan bergantung pada panjang lengan gaya dan panjang lengan beban. Makin besar perbandingannya, makin besar pula gaya ungkit yang dihasilkan.

A. TUAS atau PENGUNGKIT (3) Keterangan : B = beban T = titik tumpu K = kuasa Lb = lengan beban Lk = lengan kuasa

A. TUAS atau PENGUNGKIT (4) Jika benda yang akan diungkit memiliki berat w, diletakan pada ujung tuas, yang diletakkan pada titik tumpu sejauh lb, maka kita akan memerlukan gaya sebesar F pada jarak lk untuk mengungkitnya. Saat benda diungkit maka : W lB = F lK Perbandingan antara berat beban dab gaya kuasa atau perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban disebut keuntungan mekanis (tidak mempunyai satuan). KM = w = lK F lB

CONTOH SOAL Sebuah tuas memiliki lengan beban 2 cm dan lengan kuasa 10 cm. Jika kita ingin mengangkat beban yang memiliki berat 5 N, berapa gaya yang harus kita gunakan? Tentukan pula keuntungan mekanis alat tersebut. Penyelesaian : Diketahui : lB = 2 cm; lK = 10 cm; w = 5 N Ditanya : F = ?; KM = ? W lB = F lK 5 N x 2 cm = F x 10 cm F = 10 N cm = 1 N 10 cm KM = w = 5 = 5 F 1

LATIHAN Sebuah beban bermassa 10 kg. Jika kita ingin mengangkat beban tersebut menggunakan tuas sepanjang 3 m dengan letak titik tumpu 1m dari beban, berapakan gaya minimal yang harus dikeluarkan?

A. TUAS atau PENGUNGKIT (5) Coba perhatikan gambar di bawah ini manakah pengungkit yang memerlukan kuasa (tenaga yang lebih sedikit, mengangkat beban gambar (a) atau (b) ? K T K T Ingat : * semakin panjang Lb dari Lk, maka kuasa yang diberikan semakin besar. * semakin pendek Lb dari Lk, maka kuasa yang diberikan semakin sedikit. B T K B T K

A. TUAS atau PENGUNGKIT (6) Titik beban adalah tempat beban melekat Titik tumpu adalah tempat alat bertumpu Titik kuasa adalah tempat kuasa bekerja Lengan beban adalah jarak antara titik beban dan titik tumpu Lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu dan titik kuasa Contoh :

A. TUAS atau PENGUNGKIT (7) Berdasarkan letak titik beban, titik tumpu, dan titik kuasanya, pengungkit dibedakan menjadi 3 yaitu : Pengungkit Jenis Pertama Titik tumpunya terletak di antara titik beban dan titik kuasa ( B – T – K ) Makin dekat jarak titik tumpu ke beban, maka keuntungan mekanis yang diperoleh akan makin besar Contoh : B T K KT KT TT TT B B B B KT K TT TT KT

A. TUAS atau PENGUNGKIT (8) Pengungkit Jenis Kedua Titik bebannya terletak di antara titik tumpu dan titik kuasa ( T – B – K ) Keuntungan mekanis akan lebih besar diper Contoh :

A. TUAS atau PENGUNGKIT (9) Pengungkit Jenis Ketiga Titik kuasanya terletak di antara titik tumpu dan titik beban ( T – K – B ). Tuas kelas tiga berfungsi untuk memperbesar perpindahan. Contoh : K K B T T B T K K B T B K

CONTOH SOAL Jadi, keuntungan mekanis yang diperoleh adalah 2,5. Sebuah batu yang beratnya 500 N dipindahkan menggunakan sebuah tuas dengan gaya sebesar 200 N. Bila lengan kuasa 50 cm, hitunglah: a. jarak antara beban ke titik tumpu tuas b. keuntungan mekanis yang diperoleh Penyelesaian: Diketahui: w = 500 N; F = 200 N; lk = 50 cm = 0,5 m Ditanya: (a) lk ; (b) km Jawab: a. jarak antara beban dengan titik tumpu tuas (lk): w = lk → lk = w. lb → lk = 500 N x 0,5 m— = 1,25 m F lb F 200 N Jadi, jarak antara beban dengan titik tumpu tuas adalah 1,25 m. b. Keuntungan mekanis yang diperoleh: KM = w = 500 N = = 2,5 F 200 N Jadi, keuntungan mekanis yang diperoleh adalah 2,5. K

B. BIDANG MIRING Bidang Miring dapat dibuat dari papan yang diletakkan secara miring. Dapat memindahkan barang tanpa mengangkatnya, cukup ditarik atau di dorong.

B. BIDANG MIRING (2) Keuntungan : Kerugian : Lebih mudah untuk dilalui, dan tenaga yang diberikan lebih sedikit Kerugian : Lintasan menjadi lebih panjang dan memakan waktu yang lebih lama.

B. BIDANG MIRING (3) w h = F s Keterangan : w = beban (N) F = gaya (N) s = panjang bidang miring (m) h = tinggi bidang miring (m) Jika bidang miring licin, keuntungan mekanis dapat dikatakan bahwa perbandingan beban dengan kuasa sama dengan perbandingan jarak perpindahan dengan tinggi bidang miring adalah : KM = w = l F h Keterangan : KM = keuntungan mekanis w = beban (N) l = panjang lintasan bidang miring (m)

CONTOH SOAL Seorang pedagang akan menaikkan barang yang baru saja dibelinya menuju ketinggian 1,5 m dari tanah. Untuk mempermudah memindahkan barang seberat 900 N itu, ia menggunakan bidang miring licin sepanjang 4,5 m. Hitunglah gaya dorong minimum yang diperlukan untuk menaikkan barang tersebut. Penyelesaian: Diketahui : l = 4,5 m ; w = 900 N ; h = 1,5 m Ditanya : F Jawab: w = l → F = wh → F = 900 N x 1,5 m = 300 N F h l 4,5 m Jadi, gaya dorong minimum yang diperlukan untuk menaikkan benda adalah 300 N.

C. KATROL Katrol digunakan untuk mengangkat dan menarik suatu benda. Prinsip kerja katrol adalah mengubah arah gaya sehingga kerja yang dilakukan menjadi lebih mudah. Terdiri dari seutas tali dan kerekan Katrol terbagi 3 : Katrol Tetap adalah katrol yang digantungkan pada tempat yang kokoh. Bila tali diberi beban, kerekan tidak berpindah tempat, tetapi berputar di tempatnya, sehingga beban bergerak ke atas dan kebawah mengikuti gerak tali. Keuntungan mekanisnya satu dan gaya yang diberikan sama dengan berat beban Katrol dapat mengubah arah gaya ke bawah di ubah menjadi gaya ke atas.

C. KATROL (2) Katrol Tetap W lB = F lK W = berat beban (N) lB = lengan beban (m) F = gaya angkat (N) lk = lengan beban (m) Prinsip kerja katrol tetap adalah besar gaya kuasa sama dengan berat beban, sedangkan lengan kuasa sama dengan lengan beban. Keuntungan mekanis katrol tetap adalah mengubah arah gaya, yakni gaya angkat searah gaya berat orang yang mengangkat.

C. KATROL (3) 22. Katrol Bebas adalah katrol yang kerekannya dapat berputar pada tali dan tidak tetgantung pada papan yang kokoh. Dapat bergerak pada tali dari satu tempat ke tempat lainnya diikuti perpindahan beban Keuntungan mekanis dua, mempunyai kemampuan mengangkat 2 x gaya yang kita berikan (1/2 dari berat benda). Pada katrol bergerak, benda yang diangkat digantungkan pada poros kontrol. Keuntungan mekanik katrol bergerak jika gaya gesekannya diabaikan adalah beban/kuasa = W/F =2 Keuntungan menggunakan katrol bergerak slain memudahkan mengangkat benda juga memerlukan kuasa yang besarnya setengan dari berat bebannya.

C. KATROL (4) 3. Katrol Majemuk adalah gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas. Keuntungan mekanis katrol majemuk tergantung pada jumlah katrol yang digabung. Makin banyak katrol yang digabung, makin besar keuntungan mekanisnya, kuasa yang diberikan makin diperkecil. Sistem katrol ini untuk mengangkat benda yang massanya mencapai beberapa ton. Jika gaya gesekan katrol diabaikan, berlaku persamaan : w = 2 F n w = beban (N) F = kuasa (N) n = banyaknya katrol tiap blok W/F = 2 n Ingat : Bila katrol yang digunakan 3, berarti gaya yang kita berikan untuk mengangkat benda adalah 1/3 dari berat benda.

CONTOH SOAL Sebuah katrol sistem banyak memiliki tiga buah tali. Katrol ini digunakan oleh para tukang bangunan untuk menaikkan bahan yang akan digunakan di lantai atas. Jika beban yang diangkat beratnya 900 N, tentukanlah: a. keuntungan mekanis yang diperoleh b. kuasa yang diperlukan Penyelesaian: Diketahui: ω = 900 N ; banyak tali = 3 ditarik dari atas Ditanya: (a) KM ; (b) F Jawab : Karena katrol ditarik dari bawah, maka katrol tersebut memiliki tarikan ke bawah, sehingga KM = banyaknya tali = 3 – 1 = 2 Kuasa yang diperlukan: KM = w → F = w = 900 N = 450 N F KM 2 Jadi, keuntungan mekanis katrol adalah 2 dan kuasa yang diperlukannya 450 N.

D. RODA BERPOROS Penggunaan roda saat memindahkan benda sangat mengurangi gaya gesekan. Karena dapat mengurangi gaya gesekan, maka roda dapat menahan gerakan benda. Roda termasuk katrol tetap. Roda digunakan pada gerobak, sepeda, mobil, dll.

UJI KOMPETENSI 1. Apakah tujuan penggunaan pesawat sederhana? 2. Tuliskan 4 jenis pesawat sederhana ! 3. Apakah yang membedakan tuas/pengungkit jenis 1, 2 dan 3. Jelaskan! 4. Apa yang membedakan antara katrol tetap, katrol bebas dan katrol majemuk? Mana yang paling besar keuntungan mekanisnya? 5. Golongkanlah alat-alat dibawah ini kedalam kelompok pesawat sederhana yang sesuai! Kemudian tentukan masing-masing letak titik beban, kuasa dan titik tumpunya!

SELAMAT BELAJAR