Setiap hari kamu pasti selalu melakukan usaha. Ada yang mudah dan ada
pula yang sulit. Oleh karena itu, kadang-kadang kamu memerlukan suatu
alat sederhana yang dapat membantumu melakukan usaha. Alat itu disebut
dengan pesawat sederhana. Misalnya, kamu akan menancapkan paku pada
kayu, tentu akan sulit tanpa palu. Begitu pula ketika kamu akan membuka
baut, akan kesulitan apabila tanpa bantuan kunci pembukanya. Pesawat
sederhana banyak sekali jenisnya dan semuanya dibuat untuk memudahkan
kamu melakukan usaha. Prinsip kerja pesawat sederhana dikelompokkan
menjadi beberapa bagian, di antaranya tuas, katrol, dan bidang miring.
Marilah kita bahas satu persatu.
1. Tuas
Beberapa anak yang sedang
bermain jungkat-jungkit. Jungkat-jungkit adalah sejenis pesawat
sederhana yang disebut pengungkit atau tuas. Tuas memiliki banyak
kegunaan, di antaranya adalah untuk mengangkat atau memindahkan benda
yang berat.
Tuas yang digunakan orang untuk memindahkan sebuah
batu yang berat. Berat beban yang akan diangkat disebut gaya beban (Fb)
dan gaya yang digunakan untuk mengangkat batu atau beban disebut gaya
kuasa (Fk). Jarak antara penumpu dan beban disebut lengan
beban (lb)
dan jarak antara penumpu dengan kuasa disebut lengan kuasa (lk).
Hubungan
antara besaran-besaran tersebut menunjukkan bahwa perkalian gaya kuasa
dan lengan kuasa (Fklk) sama dengan gaya beban dikalikan dengan lengan
beban (Fblb). Artinya besar usaha yang dilakukan kuasa sama dengan
besarnya usaha yang dilakukan beban. Oleh sebab itu, pada tuas berlaku
persamaan sebagai berikut:
Fk.lk = Fb.lb dengan:
Fk = gaya kuasa
(N)
Fb = gaya beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban
(m)
Keuntungan pada pesawat sederhana disebut Keuntungan Mekanis
(KM). Secara umum keuntungan mekanis didefinisikan sebagai perbandingan
gaya beban dengan gaya kuasa sehingga keuntungan mekanis pada tuas atau
pengungkit bergantung pada panjang masing-masing lengan. Semakin
panjang lengan kuasanya, semakin besar keuntungan mekanisnya. Secara
matematis keuntungan mekanis ditulis sebagai berikut:
Berdasarkan
letak titik tumpunya, tuas atau pengungkit diklasifikasikan menjadi
tiga golongan, yaitu sebagai berikut:
a. Tuas Golongan Pertama
Titik tumpu berada di antara
titik beban dan titik kuasa. Contohnya gunting, tang, pemotong, gunting
kuku, dan linggis.
b. Tuas Golongan
Kedua
Titik beban berada di antara titik tumpu dan titik
kuasa. Contoh tuas jenis ini, di antaranya adalah gerobak beroda satu,
pemotong kertas, dan pelubang kertas.
c. Tuas Golongan Ketiga
Titik kuasa berada di antara
titik tumpu dan titik beban. Contoh tuas jenis ini adalah lengan, alat
pancing, dan sekop.
2. Katrol
Katrol
digunakan untuk mengambil air atau mengangkat beban yang berat. Katrol
merupakan pesawat sederhana yang dapat memudahkan melakukan usaha.
Katrol dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu katrol tetap, katrol
bergerak, dan katrol berganda.
a.
Katrol Tetap
Bagian-bagian katrol tetap diperlihatkan pada
gambar berikut:
keterangan:
Fb = gaya beban
Fk = gaya kuasa
lb = AO = lengan beban
lk =
OB = lengan kuasa
Katrol berfungsi untuk membelokkan gaya
sehingga berat beban tetap sama dengan gaya kuasanya tetapi dapat
dilakukan dengan mudah. Keuntungan mekanis katrol tetap sama dengan
satu. Katrol tetap digunakan untuk menimba air.
Fk.lk = Fb.lb
Oleh
karena
lk = lb
Fk = Fb
sehingga keuntungan mekanisnya adalah
1
b. Katrol Tunggal Bergerak
Prinsip
katrol tunggal bergerak hampir sama dengan tuas jenis kedua, yaitu
titik beban berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Dengan
demikian, berlaku persamaan sebagai berikut: lk = 2 lb
Jadi,
keuntungan mekanis katrol tunggal bergerak adalah 2
c. Katrol Majemuk atau Katrol Berganda
Manusia
selalu berusaha mencari tahu bagaimana caranya agar benda-benda yang
relatif besar dan berat dapat diangkat dengan kerja yang dilakukan lebih
mudah. Dengan prinsip katrol bergerak, hal tersebut mudah dilakukan.
Katrol majemuk merupakan gabungan dari beberapa katrol sehingga kerja
yang dilakukan semakin mudah.
Keuntungan mekanis dari katrol
majemuk bergantung pada banyaknya tali yang dipergunakan untuk
mengangkat beban. Pada Gambar di bawah ini dapat kamu lihat empat tali
digunakan untuk mengangkat beban. Jadi, keuntungan mekanisnya sama
dengan 4. Jika kamu akan mengangkat beban 100 N, cukup dengan gaya 25 N
saja benda sudah terangkat.
3.
Bidang Miring
Ketika di pasar, mungkin kamu pernah melihat
orang yang sedang menaikkan drum berisi minyak ke atas sebuah truk.
Pesawat sederhana apakah yang mereka gunakan? Bidang miring merupakan
alat yang sangat efektif untuk memudahkan kerja.
Keuntungan
mekanis 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 mekanis bidang miring adalah perbandingan panjang
(l) dan tinggi bidang miring (h).
Dalam kehidupan sehari-hari,
penggunaan bidang miring terdapat pada tangga, lereng gunung, dan jalan
di daerah pegunungan. Semakin landai tangga, semakin mudah untuk
dilalui. Sama halnya dengan lereng gunung, semakin landai lereng gunung
maka semakin mudah untuk menaikinya, walaupun semakin jauh jarak
tempuhnya. Jalan-jalan di pegunungan dibuat berkelok-kelok dan sangat
panjang. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan keuntungan mekanis yang
cukup besar agar kendaraan dapat menaikinya dengan mudah.
a. Baji
Baji adalah pesawat
sederhana yang prinsip kerjanya sama dengan bidang miring. Baji
merupakan dua bidang miring yang disatukan. Baji terbuat dari bahan
keras, misalnya besi atau baja. Baji digunakan untuk membelah kayu,
membelah batu, atau benda keras lainnya. Semakin tipis bentuk baji,
semakin mudah kerja yang dilakukan.
b. Sekrup
Sekrup adalah alat yang digunakan untuk
memudahkan kerja. Sekrup merupakan bidang miring yang dililitkan pada
sebuah tabung sehingga lilitannya berbentuk spiral. Jarak antara
ulir-ulir lilitan sekrup disebut interval sekrup. Untuk membuktikan
bahwa sekrup merupakan penerapan bidang miring, kamu bisa mempraktikkan
cara berikut. Buatlah bidang miring dengan kertas, lalu gulung kertas
tersebut pada sebuah pensil. Bagaimanakah hasilnya?
Pesawat
sederhana yang sering kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari yang
prinsip kerjanya berdasarkan sekrup adalah dongkrak mobil mekanik, paku
ulir, dan baut
Tidak ada komentar:
Posting Komentar