Pesawat Sederhana Smt 2
PESAWAT SEDERHANA
Pesawat Sederhana
- Pesawat dibuat dengan tujuan agar pekerjaan yang dilakukan menjadi lebih mudah dan menghemat
tenaga Tuas
Katrol
Bidang Miring
- Sebuah pesawat berfungsi untuk memperbesar gaya atau usaha.
- Pesawat ada dua macam, yaitu pesawat sederhana dan pesawat rumit;
1. PesawatTuas
rumit,
gabungan dari beberapa pesawat sederhana. contoh: komputer, mobil
Jenismerupakan
I
Katrol tetap
Sekrup
dan sepeda
motor.
Tuas Jenis II
Katrol bergerak
Baji
2. PesawatTuas
sederhana
dibuat sangat praktis dan mudah digunakan.
Jenis III merupakan peralatan
Katrol yang
kombinasi
- Contoh pesawat sederhana yaitu: tuas (pengungkit),
katrol dan bidang miring.
Katrol berggandar
A. Tuas atau Pengungkit
- Sistem kerja tuas/pengungkit yaitu dengan cara memperbesar gaya yang diberikan.
- Tuas terdiri dari tiga komponen, yaitu beban, titik tumpu dan kuasa.
Titik
Tumpu
Kuasa (K atau F), adalah gaya yang diberikan oleh tangan untuk mendorong tuas.
Lengan kuasa (LK), adalah bagian pengungkit yang dikenai gaya
Beban (B atau W), adalah bagian pengungkit yang mengerjakan gaya beban
Lengan beban (LB), adalah jarak antara beban dengan titik tumpu.
Titik tumpu (T), adalah titik dimana ganja atau bantuan untuk mengangkat beban.
- Hubungan antara lengan kuasa, lengan beban, beban, dan kuasa secara matematis dapat ditulis:
W Lk
=
F Lb
F x Lk = W x L b
Keterangan:
F = gaya (N)
W = berat beban (N)
Lb = lengan beban (m)
Lk = lengan kuasa (m)
- Keuntungan mekanis (KM) adalah perbandingan beban dengan kuasa atau gaya yang diperlukan.
KM =
Beban B B W W
= = = =
Kuasa K F F K
1
- Contoh soal:
1. Berapa gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban (W = 10.000 N) bila lengan beban
diketahui: 0,75 m dan lengan kuasa adalah 3,75 m? Berapa pula keuntungan mekanis tuas
tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
Beban berat (w) = 10.000 N
Lengan beban (Lb) = 0,75 m
Lengan kuasa (Lk) = 3,75 m
Ditanya: Gaya untuk mengangkat (F) dan keuntungan mekanis tuas (KM) …?
Jawab:
F x Lk = W x L b
F x 3,75 = 10.000 x 0,75
F x 3,75 = 7.500
F=
7.500
3,75
F = 2.000 N
Keuntungan mekanis (KM)
W
F
10.000
KM =
2.000
KM =
=5
- Berdasarkan pada letak titik gaya, titik beban, titik tumpu, tuas dikelompokkan menjadi 3 yaitu:
TUAS
KETERANGAN
Tuas Tipe I
Titik tumpunya terletak diantara titik gaya
Titik
(kuasa) dan titik beban.
Tumpu
Beban
Kuasa
Contoh: Catut, Gunting dan tang
Titik
Tumpu
Titik
Tumpu
Beban
Kuasa
Kuasa
Beban
Tuas Tipe II
Titik beban terletak diantara titik gaya (kuasa)
dan titik tumpunya.
Contoh: Pembuka tutup botol, gerobak
Tuas Tipe III
Titik gaya terletak diantara titik tumpu dan titik
beban.
Contoh: Pinset
B. Katrol (kerekan)
- Katrol merupakan pesawat sederhana yang berupa roda yang dikelilingi tali atau rantai.
- Katrol berguna untuk menarik atau mengangkut suatu benda.
- keuntungan katrol adalah mengubah arah gaya seperti pada waktu kita menimba air sumur.
- katrol dibedakan menjadi 3 (tiga) yaitu: katrol tetap, katrol bergerak, katrol kombinasi (takal)
2
1. Katrol tetap
- Katrol tetap adalah katrol yang jika digunakan untuk melakukan usaha, tidak berpindah
tempat melainkan hanya berputar pada porosnya.
- Katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban yang ringan.
- pada katrol tetap, besar kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban sama besar
dengan bebannya.
- Keuntungan menggunakan katrol tetap, yaitu: arah kuasa searah dengan gaya berat beban.
Misalnya: katrol yang digunakan untuk menimba air dari sumur.
B
C
A
F
W
- Keterangan:
B = titik beban
C = titik kuasa
AB = lengan beban (Lb)
AC = lengan kuasa (Lk)
W = beban
A = titik tumpu
F = kuasa
- menurut rumus:
W = LW = F x LF
karena LW = LK, maka W = F
Jadi keuntungan mekanisnya:
KM =
W
=1kali
F
- Contoh soal:
Bonar mengangkat seember air yang beratnya 25 N dari sumur menggunakan katrol tetap.
Berapa gaya yang harus dikeluarkan Bonar?
Penyelesaian:
Diketahui:
W = 25 N
KM = 1
Ditanya: F = … ?
Jawab :
KM =
1=
W
F
25
F
F = 25 N
Jadi, gaya tarik Bonar 25 N, sama dengan berat embar air.
2. Katrol bergerak
- Katrol bergerak adalah katrol yang dapat bergerak bebas apabila digunakan untuk
mengangkat benda.
- Pada katrol bdergerak panjang lengan kuasa sama dengan 2 kali panjang lengan beban.
F
A
B
W
C
3
- LF = 2 x LW artinya, untuk mengangkat benda sebesar W, kita hanya memerlukan gaya ½
dari berat benda itu.
- jadi keuntungan mekanisnya:
KM =
-
W
=2kali
F
- Contoh:
untuk mengangkat sebuah peti dengan katrol bergerak diperlukan gaya sebesar 200 N.
Berapa Newton berat peti tersebut ?
Penyelesaian:
Diketahui: F = 200 N
KM = 2
Ditanya: W = …?
Jawab:
KM =
2=
W
F
W
200
W = 2 x 200 = 400 N
3. Katrol kombinasi (takal)
- Katrol kombinasi (takal) merupakan gabungan katrol tetap dan katrol bergerak.
- Keuntungan katrol kombinasi adalah banyaknya katrol yang ada pada sistem tersebut.
- Pada sistem katrol apabila terdapat n gaya pada tali yang arahnya ke atas, maka gaya yang
diperlukan adalah:
F=
W
n
Keuntungan Mekanisnya: KM = n, n = jumlah tali
F
4
W
- Contoh soal:
Katrol kombinasi terdiri dari 3 katrol (satu katrol tetap, 2 katrol bergerak) digunakan untuk
mengangkat beban sebesar 4.000 N. Tentukan besar keuntungan mekanis dan gaya yang
dibutuhkan untuk mengangkat beban tersebut !
Penyelesaian:
Diketahui: n = 2
W = 4.000 N
Jawab:
KM = 2n
KM = 2 x 2
KM = 4
Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat bahan tersebut:
F=
F=
W
n
4.000
4
F = 1.000 N
C. Bidang Miring
- Bidang miring adalah bidang datar yang ditempatkan secara miring untuk membentuk sudut
terhadap lantai.
- Semakin besar sudut kemiringan, gaya yang diperlukan semakin besar pula.
- Untuk memperkecil gaya yang diperlukan maka gunakan papan yang lebih panjang.
- Pada bidang miring, berlaku rumus-rumus sebagai berikut:
a. Berat beban yang didorong:
w=mxg
b. Besar gaya yang diperlukan untuk mendorong beban
h
F=m x g x atau F x s=w x h
s
c. Keuntungan mekanis
W
atau
F
gxm
KM =
h
g x m( )
s
KM =
atau
s
KM = atau
h
w
KM =
s
s = panjang bidang miring
h = ketinggian bidang miring
F
m
W
h
Keterangan:
5
W = berat beban (N)
m = massa beban (kg)
h = tinggi bidang miring (m)
s = panjang bidang miring (m)
KM= keuntungan mekanis
- Contoh soal:
Untukl memindahkan beban seberat 800 N ke atas bak truk, Amir menggunakan papan kayu
yang panjangnya 4 m. Jika tinggi bak truk terhadap tanah 1 m, berapakah gaya dorong yang
dikeluarkan Amir dan berapakah keuntungan mekanis pada bidang miring ?
Penyelesaian:
Diketahui: s = 4 m
h=1m
w = 800 N
Ditanya: F = … ? dan KM = … ?
Jawab : F x s=w x h
F x 4 = 800 x 1
F = 800 : 4
F = 200 N
s
h
4
KM =
1
KM =4
KM =
6
Pesawat Sederhana
- Pesawat dibuat dengan tujuan agar pekerjaan yang dilakukan menjadi lebih mudah dan menghemat
tenaga Tuas
Katrol
Bidang Miring
- Sebuah pesawat berfungsi untuk memperbesar gaya atau usaha.
- Pesawat ada dua macam, yaitu pesawat sederhana dan pesawat rumit;
1. PesawatTuas
rumit,
gabungan dari beberapa pesawat sederhana. contoh: komputer, mobil
Jenismerupakan
I
Katrol tetap
Sekrup
dan sepeda
motor.
Tuas Jenis II
Katrol bergerak
Baji
2. PesawatTuas
sederhana
dibuat sangat praktis dan mudah digunakan.
Jenis III merupakan peralatan
Katrol yang
kombinasi
- Contoh pesawat sederhana yaitu: tuas (pengungkit),
katrol dan bidang miring.
Katrol berggandar
A. Tuas atau Pengungkit
- Sistem kerja tuas/pengungkit yaitu dengan cara memperbesar gaya yang diberikan.
- Tuas terdiri dari tiga komponen, yaitu beban, titik tumpu dan kuasa.
Titik
Tumpu
Kuasa (K atau F), adalah gaya yang diberikan oleh tangan untuk mendorong tuas.
Lengan kuasa (LK), adalah bagian pengungkit yang dikenai gaya
Beban (B atau W), adalah bagian pengungkit yang mengerjakan gaya beban
Lengan beban (LB), adalah jarak antara beban dengan titik tumpu.
Titik tumpu (T), adalah titik dimana ganja atau bantuan untuk mengangkat beban.
- Hubungan antara lengan kuasa, lengan beban, beban, dan kuasa secara matematis dapat ditulis:
W Lk
=
F Lb
F x Lk = W x L b
Keterangan:
F = gaya (N)
W = berat beban (N)
Lb = lengan beban (m)
Lk = lengan kuasa (m)
- Keuntungan mekanis (KM) adalah perbandingan beban dengan kuasa atau gaya yang diperlukan.
KM =
Beban B B W W
= = = =
Kuasa K F F K
1
- Contoh soal:
1. Berapa gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban (W = 10.000 N) bila lengan beban
diketahui: 0,75 m dan lengan kuasa adalah 3,75 m? Berapa pula keuntungan mekanis tuas
tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
Beban berat (w) = 10.000 N
Lengan beban (Lb) = 0,75 m
Lengan kuasa (Lk) = 3,75 m
Ditanya: Gaya untuk mengangkat (F) dan keuntungan mekanis tuas (KM) …?
Jawab:
F x Lk = W x L b
F x 3,75 = 10.000 x 0,75
F x 3,75 = 7.500
F=
7.500
3,75
F = 2.000 N
Keuntungan mekanis (KM)
W
F
10.000
KM =
2.000
KM =
=5
- Berdasarkan pada letak titik gaya, titik beban, titik tumpu, tuas dikelompokkan menjadi 3 yaitu:
TUAS
KETERANGAN
Tuas Tipe I
Titik tumpunya terletak diantara titik gaya
Titik
(kuasa) dan titik beban.
Tumpu
Beban
Kuasa
Contoh: Catut, Gunting dan tang
Titik
Tumpu
Titik
Tumpu
Beban
Kuasa
Kuasa
Beban
Tuas Tipe II
Titik beban terletak diantara titik gaya (kuasa)
dan titik tumpunya.
Contoh: Pembuka tutup botol, gerobak
Tuas Tipe III
Titik gaya terletak diantara titik tumpu dan titik
beban.
Contoh: Pinset
B. Katrol (kerekan)
- Katrol merupakan pesawat sederhana yang berupa roda yang dikelilingi tali atau rantai.
- Katrol berguna untuk menarik atau mengangkut suatu benda.
- keuntungan katrol adalah mengubah arah gaya seperti pada waktu kita menimba air sumur.
- katrol dibedakan menjadi 3 (tiga) yaitu: katrol tetap, katrol bergerak, katrol kombinasi (takal)
2
1. Katrol tetap
- Katrol tetap adalah katrol yang jika digunakan untuk melakukan usaha, tidak berpindah
tempat melainkan hanya berputar pada porosnya.
- Katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban yang ringan.
- pada katrol tetap, besar kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban sama besar
dengan bebannya.
- Keuntungan menggunakan katrol tetap, yaitu: arah kuasa searah dengan gaya berat beban.
Misalnya: katrol yang digunakan untuk menimba air dari sumur.
B
C
A
F
W
- Keterangan:
B = titik beban
C = titik kuasa
AB = lengan beban (Lb)
AC = lengan kuasa (Lk)
W = beban
A = titik tumpu
F = kuasa
- menurut rumus:
W = LW = F x LF
karena LW = LK, maka W = F
Jadi keuntungan mekanisnya:
KM =
W
=1kali
F
- Contoh soal:
Bonar mengangkat seember air yang beratnya 25 N dari sumur menggunakan katrol tetap.
Berapa gaya yang harus dikeluarkan Bonar?
Penyelesaian:
Diketahui:
W = 25 N
KM = 1
Ditanya: F = … ?
Jawab :
KM =
1=
W
F
25
F
F = 25 N
Jadi, gaya tarik Bonar 25 N, sama dengan berat embar air.
2. Katrol bergerak
- Katrol bergerak adalah katrol yang dapat bergerak bebas apabila digunakan untuk
mengangkat benda.
- Pada katrol bdergerak panjang lengan kuasa sama dengan 2 kali panjang lengan beban.
F
A
B
W
C
3
- LF = 2 x LW artinya, untuk mengangkat benda sebesar W, kita hanya memerlukan gaya ½
dari berat benda itu.
- jadi keuntungan mekanisnya:
KM =
-
W
=2kali
F
- Contoh:
untuk mengangkat sebuah peti dengan katrol bergerak diperlukan gaya sebesar 200 N.
Berapa Newton berat peti tersebut ?
Penyelesaian:
Diketahui: F = 200 N
KM = 2
Ditanya: W = …?
Jawab:
KM =
2=
W
F
W
200
W = 2 x 200 = 400 N
3. Katrol kombinasi (takal)
- Katrol kombinasi (takal) merupakan gabungan katrol tetap dan katrol bergerak.
- Keuntungan katrol kombinasi adalah banyaknya katrol yang ada pada sistem tersebut.
- Pada sistem katrol apabila terdapat n gaya pada tali yang arahnya ke atas, maka gaya yang
diperlukan adalah:
F=
W
n
Keuntungan Mekanisnya: KM = n, n = jumlah tali
F
4
W
- Contoh soal:
Katrol kombinasi terdiri dari 3 katrol (satu katrol tetap, 2 katrol bergerak) digunakan untuk
mengangkat beban sebesar 4.000 N. Tentukan besar keuntungan mekanis dan gaya yang
dibutuhkan untuk mengangkat beban tersebut !
Penyelesaian:
Diketahui: n = 2
W = 4.000 N
Jawab:
KM = 2n
KM = 2 x 2
KM = 4
Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat bahan tersebut:
F=
F=
W
n
4.000
4
F = 1.000 N
C. Bidang Miring
- Bidang miring adalah bidang datar yang ditempatkan secara miring untuk membentuk sudut
terhadap lantai.
- Semakin besar sudut kemiringan, gaya yang diperlukan semakin besar pula.
- Untuk memperkecil gaya yang diperlukan maka gunakan papan yang lebih panjang.
- Pada bidang miring, berlaku rumus-rumus sebagai berikut:
a. Berat beban yang didorong:
w=mxg
b. Besar gaya yang diperlukan untuk mendorong beban
h
F=m x g x atau F x s=w x h
s
c. Keuntungan mekanis
W
atau
F
gxm
KM =
h
g x m( )
s
KM =
atau
s
KM = atau
h
w
KM =
s
s = panjang bidang miring
h = ketinggian bidang miring
F
m
W
h
Keterangan:
5
W = berat beban (N)
m = massa beban (kg)
h = tinggi bidang miring (m)
s = panjang bidang miring (m)
KM= keuntungan mekanis
- Contoh soal:
Untukl memindahkan beban seberat 800 N ke atas bak truk, Amir menggunakan papan kayu
yang panjangnya 4 m. Jika tinggi bak truk terhadap tanah 1 m, berapakah gaya dorong yang
dikeluarkan Amir dan berapakah keuntungan mekanis pada bidang miring ?
Penyelesaian:
Diketahui: s = 4 m
h=1m
w = 800 N
Ditanya: F = … ? dan KM = … ?
Jawab : F x s=w x h
F x 4 = 800 x 1
F = 800 : 4
F = 200 N
s
h
4
KM =
1
KM =4
KM =
6