Pesawat Sederhana

Jenis Pesawat Sederhana

1.      Katrol

Katrol tetap yang berfungsi untuk mengubah arah gaya. Jika tali yang terhubung pada katrol ditarik ke bawah, maka secara otomatis timba berisi air akan terkerek ke atas. Keuntungan mekanik katrol tetap sama dengan 1. Jadi, katrol tetap tunggal tidak menggandakan gaya kuasa atau dengan kata lain gaya kuasa sama dengan gaya beban.

Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi setengah dari gaya beban. Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas.

Gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diperlukan katrol majemuk. Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu. Katrol majemuk biasa digunakan dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat. Keuntungan mekanik dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban.

Macam-Macam Katrol

Macam-Macam Katrol

Keterangan :

1. Katrol Tetap
2. Katrol Bergerak
3. Katrol Ganda (Katrol Kombinasi)

Katrol Tetap

Katrol tetap adalah katrol yang penempatannya tetap di suatu tempat, berikut adalah gambar katrol tetap.

Keterangan:

W = beban

O = penumpu

AO = lengan kuasa (lF)

F = kuasa

OB = lengan beban (lw)

A = titik beban

B = titik kuasa

Untuk mengangkat beban seberat w, maka kita harus menarik tali dengan gaya F. Gaya berat w besarnya sama dengan besar gaya tarik (F).

w = F

Katrol tetap hanya mengubah arah gaya kuasa, sehingga keuntungan yang diperoleh saat menggunakan hanya untuk memudahkan mengangkat benda. Keuntungan mekanis katrol ini, yaitu:

Katrol Bergerak

Katrol bergerak adalah katrol yang bergerak jika sedang digunakan. Pada pemakaian katrol bergerak, beban yang akan diangkat digantungkan pada katrol, apabila dirumuskan adalah sebagai berikut :

F l_F = w l_w

F = 2l_B = w l_w

Gambar katrol bergerak

Keterangan :

OB = lengan beban (l_w)
AB = lengan kuasa (l_w)

Keuntungan mekanis (KM) dengan menggunakan katrol bergerak, yaitu  

Katrol Ganda (Katrol Kombinasi)

Katrol ganda atau katrol kombinasi adalah gabungan beberapa katrol tetap dan katrol bergerak. Katrol kombinasi sering disebut takal. Dalam sebuah sistem katrol ganda terdiri atas n buah katrol, maka keuntungan mekanisnya dapat dicari  dengan cara menghitung banyaknya gaya yang bekerja.

KM = n = banyaknya katrol yang digabung

Katrol ganda atau katrol kombinasi adalah beberapa katrol yang dirangkai dan pada umumnya digunakan untuk mengangkat benda-benda yang berat

2.      Roda Berporos

Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memiliki dua roda dengan ukuran berbeda yang berputar bersamaan. Gaya kuasa biasanya bekerja pada roda yang besar, gaya

beban bekerja pada roda yang lebih kecil.

Roda berporos memiliki fungsi untuk mempercepat gaya. Selain gear sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah kursi roda, mobil, dan sepatu roda.

3.      Bidang Miring 

Aplikasi Bidang Miring

Contoh penggunaan bidang miring

Seperti terlihat pada gambar diatas dua orang menaikkan peti yang berat sekali ke dalam truk, digunakan bidang miring yang merupakan titian dari lantai ke atas truk. Kemudian didorong peti itu melewati titian. Berapa besarnya gaya dorong yang dibutuhkan dan berapakah usaha yang dilakukan?

Untuk menaikkan peti ke dalam truk dibutuhkan gaya dorong minimal F₁ berlawanan arah dengan F. Dari gambar di atas maka diperoleh perbandingan sebagai berikut.

Apabila  , maka gaya  mg atau seperlima gaya berat peti yang dinaikkan ke dalam truk, maka peti seberat 1000 newton, dapat didorong ke dalam truk dengan gaya 200 newton. Besarnya usaha yang dilakukan :

Usaha ini sama dengan usaha untuk menaikkan peti tersebut setinggi h secara langsung (naik vertikal) tanpa melalui bidang miring. Jadi jelas bidang miring digunakan untuk mempermudah usaha, bukan mengurangi besarnya usaha yang harus kita lakukan.

Keuntungan mekanis bidang miring adalah sebesar  jika  = 5, maka keuntungan mekanisnya 5.

Dalam praktik tidak ada bidang miring yang licin, tetapi gaya gesekan pasti ada sebab itu F₁ harus lebih besar dari . Sebagian usaha berubah menjadi kalor karena adanya gesekan.

Keuntungan Mekanik Bidang Miring

Gaya yang digunakan untuk menaikkan barang-barang ke atas truk dengan bidang miring jauh lebih kecil dibandingkan jika mengangkatnya dengan tangan secara langsung. Bagaimana hubungan antara gaya kuasa dengan panjang bidang miring?

Jika tinggi bidang miring h, panjang bidang miring s, berat benda yang dinaikkan melalui bidang miring w, dan gaya yang digunakan untuk memindahkan benda itu sebesar Fmaka keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.

Keuntungan Mekanik 

Benda-Benda Dengan Konsep Bidang Miring

4.   Pengungkit

jenis pengungkit yang dikelompokkan berdasarkan variasi letak titik tumpu, lengan kuasa, dan lengan beban. Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya. Agar kita dapat mengetahui besar gaya yang dilipatgandakan oleh pengungkit maka kita harus menghitung keuntungan mekaniknya. Cara menghitung keuntungan mekaniknya dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban.

Apabila Fb x Lb = Fk x Lk, maka 

KM = Fb Lk

Fk Lb

Keterangan :

KM : keuntungan mekanik

Fb : gaya beban

Fk : gaya kuasa

Lk : lengan kuasa

Lb : lengan beban

Pengungkit pertama, contoh pengungkit pertama adalah gunting.

Pengungkit kedua, contohnya penjepit kertas.

Pengungkit ketiga, contohnya adalah streples.

 

Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Otot dan Rangka Manusia

Ketika kelas pengungkit dapat ditemukan pada tubuh manusia. Pada gambar di bawah

ini tampak seorang pemain bulutangkis bersiap untuk memukul kok.

Pengungkit Jenis I

Titik tumpu berada diantara kuasa beban. Hal ini terjadi  ketika pemain tenis menggunakan otot leher untuk menengadahkan kepalanya.

Pengungkit Jenis II

Beban berada di antara titik tumpu dan kuasa. Kondisi ini terjadi ketika otot

betis pemain tenis mengangkat beban tubuhnya dengan bertumpu pada jari kakinya.

Pengungkit Jenis III

Kuasa terletak di antara titik tumpu dan beban. Kondisi ini terjadi ketika pemain

tenis menegangkan otot lengan dan bahu.

Sumber : https://erlynadwi18.wordpress.com, fisikazone.com, http://kereta-sains.blogspot.co.id/2012/03/pesawat-sederhana-katrol-dan-roda.html