Senin, 08 Februari 2010

Pesawat Sederhana

Kompetensi
Setelah melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, siswa dapat:
• mendefinisikan pesawat sederhana
• menyebutkan contoh yang termasuk pesawat sederhana
• menyebutkan bagian-bagian pada pesawat sederhana
• menentukan keuntungan mekanik (KM) tuas
• menentukan keuntungan mekanik (KM) katrol
• menentukan keuntungan mekanik (KM) bidang miring
Pengantar
Sejak dahulu manusia selalu berusaha untuk dapat melakukan pekerjaan secara efisien dan mudah. Untuk itu diciptakan berbagai alat bantu sehingga pekerjaan yang dilakukan menjadi lebih mudah, lebih cepat, dan lebih
Pengertian

Pengertian Pesawat Sederhana

Kamu tentu tahu bahwa di sekitar kita banyak sekali peralatan yang digunakan untuk mempermudah melakukan pekerjaan. Alat-alat tersebut diciptakan manusia dari yang paling sederhana sampai yang paling rumit seperti motor, mobil, pesawat terbang, telepon, televisi, facsimili, komputer dan lain-lain. Alat iang digunakan oleh manusia untuk memudahkan melakukan pekerjaan atau kegiatan disebut pesawat. Ada dua jenis pesawat, yaitu : pesawat sederhana dan pesawat rumit. Pesawat sederhana adalah alat bantu kerja yang bentuknya sangat sederhana contohnya adalah tuas, bidang miring, dan katrol. Pesawat rumit adalah pesawat yang terdiri dari susunan beberapa pesawat rumit contonya pesawat terbang, pesawat telepon, pesawat televisi, mobil, motor, sepeda dll.

MACAM-MACAM PESAWAT SEDERHANA:
TUAS
Tuas disebut juga pengungkit yaitu pesawat sederhana yang dibuat dari sebatang benda yang keras (seperti balok kayu, batang bambu, atau batang logam) yang digunakan untuk mengangkat atau mencongkel benda.
Bidang Miring :
Yaitu pesawat sederhana yang dibuat dari papan atau bidang untuk memindahkan benda ke tempat yang tinggi
Katrol atau Kerekan :
Yaitu pesawat sederhana yang berbentuk seperti roda dan digunakan untuk memindahkan benda serta dapat mengubah arah gaya
Bagian-Bagian 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 )
Untuk memahami lebih jelas bagaimana prinsip kerja tuas, perhatikan contoh soal berikut ini : Perhatikan gambar di bawah ini

Benda beratnya 1000 N diangkat dengan pengungkit seperti gambar diatas. Jarak Titik beban ke titik tumpu 50 cm dan jarak titik kuasa ke titik tumpu 2 m. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban itu? Penyelesaian :
Diketahui :
B = 1000 N
Lb = 50 cm
Lk = 2 m = 200 cm
Ditanya : F = ..... ? Jawab :



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 )

Contoh cara menghitung besar gaya kuasa untuk mendorong benda melalui bidang miring Perhatikan gambar

Sebuah peti beratnya 2000 N akan dipindahkan pada ketinggian 1,5 m melalui bidang miring yang panjangnya 3m. Berapa gaya yang diperlukan untuk memindahkan bidang miring tersebut?
Penyelesaian :
Diketahui :
B = 2000 N
h= 1,5 m
s = 3 m
Ditanya :
F = ..... ? Jawab :


Jadi untuk mengangkat beban 2000N diperlukan gaya sebesar 1000 N
Dalam kehidupan sehari-hari prinsip bidang miring digunakan untuk alat bantu kerja misalnya baji dan sekrup :

Baji
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 :
1. Kapak digunakan untuk membelah atau memotong kayu.
2. pahat digunakan oleh tukang ukir untuk membuat patung
3. Paku digunakan untuk menyambung atau menempelkan benda
4. pisau digunakan untuk memotong

Sekrup 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
2. Katrol Bergerak

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
Untuk menentukan besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban dengan katrol tetap dapat dihitung sebagai berikut :

Beban beratnya 100 N diangkat dengan katrol tetap seperti gambar di sebelah ini. Berapa besar gaya kuasa untuk mengangkat beban tersebut.
Berapa keuntungan mekaniknya?
Penyelesaian :
Diketahui B = 100 N, diangkat dengan katol tetap
Ditanya F = ....?

Jawab :
Katrol tetap F = B
Jadi F = 100 N



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
Contoh cara menghitung besar gaya untuk mengangkat beban dengan katrol bergerak Perhatikan gambar di bawah ini!

Benda 200 N diangkat dengan katrol bergerak, berapa besar kuasa untuk mengangkat beban tersebut
Penyelesaian :
Diketahui B = 200 N, diangkat dengan katol bergerak
Ditanya F = ....?
Jawab : Katrol bergerak Keuntungan mekaniknya = 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

Beban beratnya 400 N diangkat dengan system katrol seperti gambar disebelah. Berapa gaya kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut?
Penyelesaian :
Pada katrol disebelah jumlah tali yang mengangkat beban berjumlah 4, maka keuntungan mekaniknya adalah 4 kali.


Keuntungan Mekanik Katrol
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

Beban beratnya 400 N diangkat dengan system katrol seperti gambar disebelah. Berapa gaya kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut?
Penyelesaian :
Pada katrol disebelah jumlah tali yang mengangkat beban berjumlah 4, maka keuntungan mekaniknya adalah 4 kali.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar