Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah alat sederhana yang dipergunakan untuk mempermudah manusia melakukan usaha.

Pesawat sederhana berdasarkan prinsip kerjanya dibedakan menjadi: tuas/pengungkit, bidang miring, katrol dan roda berporos/roda bergandar. Pesawat sederhana mempunyai keuntungan mekanik yang didapatkan dari perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa sehingga memperingan kerja manusia. Untuk lebih jelasnya mari kita bahas satu per satu.

Tuas/Pengungkit

Tuas/pengungkit berfungsi untuk mengungkit, mencabut atau mengangkat benda yang berat.

Bagian-bagian pengungkit:
A = titik kuasa
T = titik tumpu
B = titik beban
F = gaya kuasa (N)
w = gaya beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)

Jenis-jenis tuas:

Tuas Jenis pertama
Yaitu tuas dengan titik tumpu berada diantara titik beban dan titik kuasa.

 Contoh : pemotong kuku, gunting, penjepit jemuran, tang

Tuas Jenis kedua
Yaitu tuas dengan titik beban berada diantara titik tumpu dan titik kuasa.

Contoh : gerobak beroda satu, alat pemotong kertas, dan alat pemecah kemiri, pembuka tutup botol.

Tuas Jenis ketiga
Yaitu tuas dengan titik kuasa berada diantara titik tumpu dan titik beban.

Contoh :sekop yang biasa digunakan untuk memindahkan pasir.

Keuntungan Mekanik Tuas
Keuntungan mekanik pada tuas adalah perbandingan antara gaya beban (w) dengan gaya kuasa (F), dapat dituliskan sebagai :

KM = w/F atau KM = lk/lb

Keuntungan mekanik pada tuas bergantung pada masing-masing lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, maka keuntungan mekaniknya akan semakin besar.

Bidang Miring

Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan lintasan yang miring.

Bagian-bagian bidang miring:

Prinsip Kerja Bidang Miring

Keuntungan mekanik bidang miring
Keuntungan mekanik bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan.
Keuntungan mekanik bidang miring dirumuskan dengan perbandingan antara panjang (l) dan tinggi bidang miring (h).

KM = l/h

Pemanfaatan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari terdapat pada tangga dan jalan di daerah pegunungan.

Katrol

Katrol merupakan roda yang berputar pada porosnya. Biasanya pada katrol juga terdapat tali atau rantai sebagai penghubungnya. Berdasarkan cara kerjanya, katrol merupakan jenis pengungkit karena memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi tiga, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.

Katrol tetap

Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berpindah pada saat digunakan. Katrol jenis ini biasanya dipasang pada tempat tertentu.
Contoh : katrol yang digunakan pada tiang bendera dan sumur timba

Keuntungan mekanik
Pada katrol tetap, panjang lengan kuasa sama dengan lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 1, artinya besar gaya kuasa sama dengan gaya beban.

Katrol bebas

katrol tunggal bebas

Berbeda dengan katrol tetap, pada katrol bebas kedudukan atau posisi katrol berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan. 

Keuntungan mekanik
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 2, artinya besar gaya kuasa sama dengan setengah dari gaya beban.

Katrol majemuk /takal

Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat beserta bergeraknya katrol bebas ke atas.

Keuntungan mekanik
Keuntungan mekanik pada katrol majemuk adalah sejumlah tali yang digunakan untuk mengangkat beban.

Roda Berporos/roda bergandar

Roda berporos merupakan roda yang di dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.

contoh soal:

1. Arya dan Bima bermain jungkat jungkit, Bima (50N) duduk pada jarak 100 cm dari titik tumpu, pada jarak berapakah Arya (40N) harus duduk agar jungkat jungkit tetap seimbang?

Jawab:

Dik: Arya = 40N

        Bima = 50N

        Jarak bima dengan titik tumpu = Lw = 100 cm

Dit: Jarak Ara dengan titik tumpu =Lf =?

Maka: 

w/f = lf/lw

lf = (w.lw)/F

lf = (50N.100cm)/40N

lf = 5000 cm /40

lf= 125 cm

agar jungkat jungkit tetap seimbang maka Arya harus duduk pada jarak 125 cm dari titik tumpu.

2. Ibu Neni sedang renovasi tangga rumah ke lantai 2, ibu neni ingin membut tangga yang nyaman dan tidak sulit untu di naiki sementara tinggi lantai 1 rumahnya adalah 4m dan ruang yang tersedia untuk tangga adalah 3 m, Berapakah panjang tangga yang dibuat jika 1 anak  tangga berjarak 25 cm?

Jawab:

Dik: tinggi lt 1(h) = 4 m

        Lebar ruangan (a) = 3 m

Dit: Sisi miring Tangga (s) =?

        Jumlah anak tangga=?

Jawab:

        S 2 =  akar (h2 + a2 )

                      = akar((4.4)+(3.3))

              = akar(16+9)

              = akar(25)

              = 5

maka panjang tangga adalah 5 m

sedangkan jumlah anak tangga adalah: panjang tangga/ tinggi anak tangga

5 m/0,25m = 20 anak tangga.

3. Di sebuah desa terdapat sumur tua yang menggunakan timba berupa katrol jika ember yang digunakan dapat terisi air seberat 50N berapakah kuasa yang diberian agar ember dapat terangkat keatas.

Jawab:

Dik:     w= 50N

            KM = 1

Dit :    F=?

maka:

           F = w/KM

           F = 50/1

           F = 50N

jadi kuasa yang dibutuhkan agar ember berisi air dapat terangkat adalah 50N

Latihan:

Sebuah linggis di gunakan untuk mencabut paku yang menancap pada pohon beringin, jika jarak titik tumpu dengan paku 5cm dan jarak titik tumpu dengan lengan kuasa adalah 100cm sedangkan gaya kuasa adalah 50N, berapakah beban paku yang menancap tersebut?

Silahkan jawab di kolom komentar.