B. PESAWAT SEDERHANA

  

BAB : USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA

Kompetensi Inti
3. Memahami pengetahuan (faktual, konseptual, dan procedural) berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata.
4. Mencoba, mengolah, dan menyaji dalam ranah konkret (menggunakan, mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang teori.
 
Kompetensi Dasar
3.1. Menjelaskan konsep usaha, pesawat sederhana, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari termasuk kerja otot pada struktur rangka manusia
4.1. Menyajikan hasil penyelidikan atau pemecahan masalah tentang manfaat penggunaan pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari.

Pada tubuh manusia berlaku prinsip-prinsip kerja pesawat sederhana. Prinsip – prinsip tersebut kemudian ditiru dan dimodifikasi untuk mendesai berbagai macam peralatan yang memudahkan kerja manusia. Ketika kerja dipermudah, artinya energi yang dikeluarkan lebih sedikit.

B. Pesawat Sederhana 

Pesawat sederhana adalah alat yang digunakan untuk membantu mempermudah pekerjaan manusia. Pesawat sederhana dapat mengubah arah dan besar gaya serta arah gerakan benda. Pesawat sederhana yang ideal usaha masukan sama dengan usaha keluaran . namun dalam kenyataannya tidak ada pesawat sederhana yang ideal karena selama pesawat sederhana digunakan selalu ada usaha atau energi yang berubah menjadi panas/kalor. 

Keuntungan mekanis (KM) adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali pesawat menggandakan gaya. Keuntungan mekanis dapat dirumuskan sebagai :  

Pesawat sederhana ada 4 yaitu : katrol, roda berporos, bidang miring dan pengungkit. 

1. Katrol  

Katrol ada 2 yaitu katrol tetap dan katrol bebas. Katrol tetap berfungsi mengubah arah gaya. Pada katrol tetap tunggal, gaya kuasa yang digunakan untuk menarik beban sama dengan gaya beban. Keuntungan mekanis katrol tetap = 1  

Contoh penggunaan katrol tetap yaitu katrol timba air yang digunakan untuk mengambil air dari sumur.  

Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda lebih kecil dari gaya beban.

Contohnya katrol di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas.  

Katrol bebas kedudukannya berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu. Seperti pada gambar berikut.  

Gambar 3.1. Katrol 

FK = Gaya Kuasa

FB = Gaya Beban

Katrol majemuk adalah gabungan katrol tunggal dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem. Keuntungan mekanis katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban. Contohnya katrol dalam bidang industri digunakan untuk mengangkat benda berat. 

2. Roda berporos 

Contoh benda yang menerapkan prinsip roda berporos yaitu mobil, sepatu roda, roda sepeda, kursi roda, dan sebagainya. Roda gigi (gear) juga merupakan contoh roda berporos. Roda gigi berfungsi sebagai pusat pengatur gerak sepeda yang terhubung dengan sepeda.  

Sedangkan roda sepeda menerapkan prinsip roda berporos untuk mempercepat gaya saat melakukan perjalanan. Berikut gambar roda roda gigi pada motor yang merupakan roda berporos : 

Gambar 3.2. Roda Berporos  

3. Bidang Miring

Bidang miring adalah bidang datar yang diletakkan miring (membentuk sudut tertentu) sehingga dapat memperkecil gaya kuasa.

Contohnya, tangga, sekrup, dan pisau.  

  

Gambar 3.3. Bidang miring  

Keuntungan mekanis bidang miring dapat dihitung menggunakan rumus :  

 

 

Keterangan :

KM = Keuntungan mekanis

FB  = Gaya beban 

FK  = Gaya kuasa 

l      = Panjang bidang miring

h     = Tinggi bidang miring  

4. Pengungkit 

Pengungkit terdiri atas 3 jenis yaitu : 

1. Jenis pertama : titik tumpu terletak diantara beban dan kuasa. Contohnya gunting.  
2. Jenis kedua : titik beban terletak diantara tumpu dan kuasa Contohnya Penutup botol  
3. Jenis ketiga : titik kuasa terletak diantara beban dan tumpu.Contohnya pinset  

Untuk lebih jelasnya, lihat gambar berikut.  

Gambar 3.4. Jenis pengungkit  

Pengungkit dapat mempermudah usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya benda. Agar dapat mengetahui besar gaya yang digandakan oleh pengungkit, maka harus mengetahui keuntungan mekanis nya.  

Menghitung keuntungan mekanis pada pengungkit adalah dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu sampai titik kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak antara titik tumpu sampai titik beban.  Karena syarat kesetimbangan tuas (pengungkit) adalah 

Keterangan :

KM = keuntungan mekanis

FB = gaya beban 

FK = gaya kuasa

LK = lengan kuasa

LB = lengan beban  

 

Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Sistem Gerak Manusia

Prinsip pesawat sederhana juga ada yang berlaku pada struktur otot  dan rangka manusia. Contohnya, pada saat mengangkat barbel. Telapak tangan membawa barbel berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku (sendi antara lengan atas dan lengan bawah), titik kuasanya adalah lengan bawah.  

Titik tumpu berada diantara beban dan kuasa, sehingga lengan termasuk pengungkit jenis ketiga. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.  

 Gambar 3.5. Sistem gerak yang memanfaatkan prinsip kerja pesawat sederhana  

Selain itu, prinsip pengungkit dapat digunakan untuk menganalisis pola gerak tubuh pada pemain bulu tangkis. Seperti pada gambar berikut.  

Gambar 3.6. Contoh penerapan prinsip kerja pesawat sederhana  

By Mahfud Jauhari 

 Instagram : @mahfudjauhari   

SnacVidio : @MahfudJauhari 

Youtube : Mahfud Jauhari