Gambar Sampul IPA · Bab 18 Pesawat Sederhana
IPA · Bab 18 Pesawat Sederhana
AgusKrisno

24/08/2021 15:03:34

SMP 8 KTSP

Lihat Katalog Lainnya
Halaman

PESAWAT SEDERHANA

BAB

18

Tentu. Eh, kita kan

bisa memakai bidang

miring untuk memu-

dahkan kita memindah-

kan benda ke tempat

yang lebih tinggi.

Bidang

miring?

Apa itu?

Asyik. Berarti

setelah mempelajari

bab ini kita akan

memahami prinsip

kerja pesawat

sederhana.

Bidang miring

termasuk pesawat

sederhana yang memu-

dahkan pekerjaan kita.

Hari ini kita akan

mempelajari pesawat

sederhana,

lho

.

Benar, kita

akan belajar

tentang tuas, katrol,

bidang miring, serta

roda dan poros.

Tomi, maukah kamu

membantuku mengangkat

drum ini? Aku harus

memindahkannya ke tempat

yang lebih tinggi.

216

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

P

erhatikan gambar di atas! Pada gambar tampak seseorang sedang membuka tutup botol. Untuk

membuka tutup botol tersebut, ia menggunakan sebuah alat pembuka tutup botol. Pembuka

tutup botol termasuk pesawat sederhana yang sering digunakan sehari-hari. Mengapa orang tersebut

menggunakan alat untuk membuka tutup botol? Dapatkah dia dengan mudah membuka tutup botol

dengan jarinya? Apakah yang dimaksud dengan pesawat sederhana? Pelajari materi berikut dengan

saksama!

Kata kunci:

pesawat sederhana – tuas – katrol – bidang miring – titik tumpu – kuasa – beban –

lengan kuasa – lengan beban – keuntungan mekanis – roda dan poros

Gambar 18.1

Pembuka tutup botol merupakan pesawat sederhana yang sering kita gunakan

A.

Pengertian Pesawat Sederhana

Gambar 18.1 di atas memperlihatkan seseorang yang sedang membuka

tutup botol dengan menggunakan pembuka tutup botol. Pada penjelasan di atas

disebutkan bahwa pembuka tutup botol termasuk pesawat sederhana. Untuk lebih

memahami tentang pesawat sederhana, simaklah percakapan berikut!

Untuk melaksanakan program penghijauan, siswa SMP Citra menanam

beberapa tanaman di lingkungan sekolah. Setiap kelas menyiapkan alat-alat seperti

cetok dan gunting rumput. Simaklah percakapan berikut!

Gerbang

Gambar seseorang membuka tutup botol dengan pembuka tutup botol,

focus on pembuka tutup botol

(

mbok modele aja bambang terus, bosen

geto loh, ganti liyane sing durung metu, pemerataan bo)

Dok. Penerbit

Nina, mengapa

kamu mencabuti

rumput menggu-

nakan tangan?

Sebaiknya

kamu gunakan

gunting pemo-

tong rumput.

Iya, ya. Tangan

kita tidak terasa

sakit dan lebih

mudah.

Lalu apa

yang harus

aku guna-

kan, Budi?

217

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Dari percakapan di atas, dapat kita ketahui bahwa Nina

mengalami kesulitan saat memotong rumput dengan menggunakan

tangan. Namun, ketika Nina menggunakan gunting pemotong

rumput, pekerjaannya menjadi lebih mudah dilakukan. Pekerjaan

yang sulit dilakukan akan lebih ringan dengan menggunakan alat

bantu.

Dalam kehidupan sehari-hari, manusia sering menggunakan

alat bantu untuk mempermudah pekerjaan yang dilakukan. Alat-

alat yang digunakan manusia untuk mempermudah dalam

melakukan kerja atau usaha disebut

pesawat

. Sebuah pesawat

berfungsi untuk memperbesar gaya atau usaha. Alat pembuka

tutup botol, gunting rumput, komputer, dan mobil merupakan

beberapa contoh pesawat. Selain digunakan untuk memperbesar gaya, manusia

juga menggunakan pesawat untuk mengubah energi, memindahkan energi,

memperbesar kecepatan, dan mengubah arah benda.

Pesawat ada dua macam, yaitu pesawat sederhana dan pesawat rumit.

Pesawat sederhana

merupakan peralatan yang dibuat sangat praktis dan mudah

digunakan. Pembuka tutup botol, gunting, resleting, dan tang merupakan beberapa

contoh pesawat sederhana.

Pesawat rumit

terdiri atas beberapa pesawat

sederhana. Contoh pesawat rumit antara lain komputer, mobil, dan sepeda.

B.

Jenis-jenis Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana ada beberapa jenis. Tuas atau pengungkit, katrol, bidang

miring, serta roda dan poros merupakan beberapa jenis pesawat sederhana yang

sering digunakan sehari-hari. Berikut ini akan kita pelajari satu per satu.

1. Tuas atau Pengungkit

Tuas atau pengungkit

merupakan pesawat sederhana yang sudah tidak

asing lagi bagi kita. Tuas telah digunakan oleh manusia untuk mempermudah

pekerjaannya sejak zaman prasejarah. Tuas biasa digunakan untuk

mempermudah mengungkit atau memindahkan beban dengan cara

memperbesar gaya yang diberikan. Tuas terdiri atas sebuah batang yang

berputar pada sebuah titik tetap yang disebut

titik tumpu. Contoh tuas yang

paling sederhana adalah sebuah tongkat. Prinsip kerja tuas dapat kamu

pahami dengan menyimak contoh berikut.

Perhatikan gambar 18.3 di samping! Pada gambar tampak

seseorang sedang berusaha mengangkat sebongkah batu besar

dengan menggunakan tongkat kayu dan sebuah balok kayu. Orang

tersebut meletakkan salah satu ujung tongkat kayu di bawah batu

kemudian meletakkan balok kayu di bawah tongkat kayu. Tongkat

kayu tersebut berfungsi sebagai pengungkit dan balok kayu berfungsi

sebagai titik tumpu.

Orang tersebut kemudian menekan ujung tongkat kayu yang

paling jauh dari batu. Tekanan yang diberikan akan menyebabkan

tongkat kayu bergerak. Pergerakan ujung tongkat kayu yang ditekan

menyebabkan pergerakan kecil pada ujung tongkat kayu yang dekat

Gambar 18.2

Komputer merupakan pesawat

rumit yang mempermudah pekerjaan manusia

Pesawat

Sederhana

Gambar 18.3

Tongkat kayu

dapat digunakan sebagai tuas

untuk mengangkat batu

Tuas

Dok. Penerbit

218

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Praktikum

dengan batu. Meskipun pergerakan yang terjadi sangat kecil,

namun pergerakan ini membuat gaya tekan menjadi lebih besar.

Pertambahan gaya yang terjadi akan mampu mengangkat batu.

Batu pada contoh di atas disebut

beban

, sedangkan gaya

tekan yang diberikan orang tersebut disebut dengan

usaha atau

kuasa

. Untuk lebih mudahnya, perhatikan gambar 18.4 di sam-

ping!

G

w

menyatakan beban yang akan diangkat atau dipindahkan.

G

F

merupakan gaya yang diberikan (kuasa). Titik

O

adalah titik tumpu tuas.

Panjang

OA

merupakan panjang lengan beban (

l

b

), sedangkan panjang

OB

merupakan panjang lengan kuasa (

l

k

). Agar kamu dapat lebih memahami

konsep tentang tuas, lakukan kegiatan berikut!

Gambar 18.4

Diagram prinsip kerja tuas

O

Tuas

A. Tujuan

Menentukan keuntungan mekanis tuas.

B. Alat dan Bahan

1. Kayu yang panjangnya ± 100 cm

1 buah

2. Beban 1 N

2 buah

3. Balok kayu

1 buah

C. Langkah Kerja

1. Susun alat dan bahan seperti gambar berikut!

2. Letakkan beban pertama dan beban kedua masing-masing pada jarak 0,25 m dari

balok! Amati apa yang terjadi!

3. Ubah jarak beban pertama dan biarkan beban kedua tetap di tempat semula! Amati

apa yang terjadi!

4. Lakukan langkah 3 sebanyak empat kali! Amati apa yang terjadi dan catat hasilnya ke

dalam tabel berikut!

No.

G

w

1

L

1

G

w

2

L

2

G

w

1

x

L

1

G

w

2

x

L

2

1.

1 N

0,25 m

1 N

0,25 m

0,25 Nm

0,25 Nm

2.

. . .

. . .

1 N

. . .

. . .

. . .

3.

. . .

. . .

1 N

. . .

. . .

. . .

4.

. . .

. . .

1 N

. . .

. . .

. . .

5.

. . .

. . .

1 N

. . .

. . .

. . .

G

F

G

w

A

B

G

w

1

G

w

2

L

1

L

2

219

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Berdasarkan percobaan di atas, diperoleh bahwa tuas berada dalam

keadaan setimbang jika perkalian antara beban (

G

w

) dengan lengan beban

(

l

b

) sama dengan perkalian antara kuasa (

G

F

) dengan lengan kuasa (

l

k

). Secara

matematis dapat ditulis sebagai berikut.

G

w

×

l

b

=

G

F

×

l

k

. . . (18.1)

atau

G

G

k

b

lw

Fl

=

. . . (18.2)

Sebuah pesawat dirancang untuk mempermudah pekerjaan manusia,

oleh karena itu sebuah pesawat selalu mempunyai keuntungan. Keuntungan

yang dimiliki sebuah pesawat disebut dengan keuntungan mekanis.

Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara beban yang diangkat

dengan kuasa .

Keuntungan mekanis tuas

merupakan perbandingan antara

lengan kuasa dengan lengan beban. Secara matematis dapat dirumuskan:

K

m

=

G

G

k

b

lw

Fl

=

. . . (18.3)

Perhatikan contoh penghitungan keuntungan mekanis tuas berikut!

5. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas! Sampaikan kesimpulanmu di depan kelas

untuk didiskusikan bersama kelompok lain.

6. Jangan lupa untuk mengembalikan semua peralatan ke tempat semula!

Contoh Soal

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika diketahui bahwa beban yang dimiliki kardus besarnya 150 N dan panjang pengungkit

adalah 2 meter, tentukan besar kuasa dan keuntungan mekanis dari tuas tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

G

w

= 150 N

l

b

= 0,5 m

l

k

= 1,5 m

Ditanyakan:

G

F

= . . .?

K

m

= . . .?

Keuntungan

Mekanis Tuas

1,5 m

220

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Kerja Berpasangan 1

Jawab:

Langkah 1:

Menentukan besar kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban.

G

K

k

b

l

Fw

l

=

×

G

F

0,5

=

× 1 50

1,5

G

F

= 50 N

Langkah 2:

Menentukan keuntungan mekanis yang dimiliki tuas.

k

m

b

l

l

K

=

m

K

1,5

=

0,5

K

m

= 3

Jadi, besar kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban adalah 50 N dan keuntungan

mekanis yang diperoleh adalah 3.

Tidak sulit, bukan? Sekarang coba kamu kerjakan pelatihan berikut!

Kerjakan bersama teman sebangkumu!

1. Sebuah tuas panjangnya 100 cm. Benda diletakkan 20 cm dari titik tumpu. Berapakah

berat benda jika pada tuas bekerja gaya sebesar 40 N dan berapa pula keuntungan

mekanisnya?

2. Perhatikan gambar berikut!

Diskusikan dengan teman sebangkumu pengungkit manakah yang lebih mudah

digunakan untuk mengangkat beban? Pengungkit pada gambar a atau gambar b?

Ungkapkan pula alasanmu memilih pengungkit tersebut! Sampaikan hasil diskusimu

di depan kelas untuk kemudian didiskusikan bersama gurumu!

(a)

(b)

221

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Tuas dibedakan menjadi tiga, yaitu tuas jenis pertama, tuas jenis kedua,

dan tuas jenis ketiga. Ketiga jenis tuas tersebut didasarkan pada posisi sistem

kerjanya.

a. Tuas jenis pertama

Tuas jenis pertama

memiliki susunan seperti gambar

18.5 di samping. Posisi titik tumpu sistem kerja tuas jenis

pertama berada di antara beban dan kuasa. Tuas jenis

ini bekerja dengan memperbesar gaya yang diberikan.

Contoh tuas jenis pertama adalah palu cakar, yaitu palu

yang digunakan untuk mencabut paku. Paku yang akan

dicabut merupakan beban. Titik tumpu palu cakar berada

pada kepala palu dan kuasa diberikan pada gagang palu. Contoh

tuas jenis pertama lainnya adalah gunting. Gunting terdiri atas

dua buah tuas jenis pertama yang bekerja dalam waktu

bersamaan. Bagian tengah gunting merupakan titik tumpu.

Bebannya berupa benda yang akan dipotong. Beban diletakkan

pada salah satu ujung gunting. Sedangkan jari-jari tangan kita

merupakan kuasa dan diletakkan pada ujung yang lain. Tuas

seperti ini disebut dengan tuas gabungan jenis pertama.

b. Tuas jenis kedua

Gambar 18.7 di samping menunjukkan diagram tuas

jenis kedua.

Tuas jenis kedua

juga bekerja dengan cara

memperbesar gaya. Beban tuas jenis kedua terletak di

antara titik tumpu dan kuasa. Pembuka tutup botol

merupakan contoh tuas jenis kedua. Titik tumpu pembuka

tutup botol terletak pada ujung pembuka. Untuk membuka

tutup botol, titik tumpu pembuka tutup botol diletakkan

pada tutup botol. Dalam hal ini tutup botol merupakan beban,

sedangkan tangan kita yang membuka bertindak sebagai kuasa.

Contoh tuas jenis kedua adalah gerobak dorong satu roda dan

pemecah kemiri. Pemecah kemiri terdiri atas dua buah tuas

jenis kedua yang bekerja bersamaan. Tuas seperti pemecah

kemiri disebut sebagai tuas gabungan jenis kedua.

c. Tuas jenis ketiga

Tuas jenis ketiga mempunyai posisi kuasa yang

terletak di antara titik tumpu dan beban seperti terlihat

pada gambar 18.9 di samping. Tuas jenis ketiga bekerja

dengan cara memperbesar gerakan. Sumpit mi

merupakan contoh tuas jenis ketiga. Mi yang akan dimakan

merupakan beban dan diletakkan pada ujung sumpit.

Ujung yang lain merupakan titik tumpu. Sedangkan posisi

tangan kita diletakkan di tengah antara beban dan titik tumpu. Contoh

dari tuas jenis ketiga antara lain pinset, penjepit roti, dan staples.

Ketiga contoh tersebut merupakan contoh tuas gabungan jenis ketiga.

Gambar 18.5

Diagram tuas jenis pertama

titik tumpu

Gambar 18.7

Diagram tuas jenis kedua

Gambar 18.9

Diagram tuas jenis ketiga

kuasa

beban

titik tumpu

titik tumpu

kuasa

beban

kuasa

beban

Gambar 18.6

Gunting merupakan tuas

jenis pertama

Gambar 18.8

Gerobak dorong satu roda

termasuk tuas jenis kedua

Gambar 18.10

Staples terma-

suk tuas jenis ketiga

Dok. Penerbit

Dok. Penerbit

Dok. Penerbit

222

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

2. Katrol

Katrol

merupakan pesawat sederhana berupa roda yang dikelilingi rantai

atau tali. Kegunaan katrol untuk mengangkut beban atau menarik suatu benda.

Jika kamu menimba air di sumur tanpa bantuan katrol maka kamu akan

mengalami kesulitan saat melakukannya. Hal ini dapat diatasi dengan

menggunakan katrol. Katrol yang dipasang pada tali untuk menimba akan

mengubah gaya tarik ke bawah menjadi gaya angkat ke atas sehingga air

dapat ditimba dengan lebih mudah.

Seperti halnya tuas, katrol juga memiliki kuasa, beban, dan titik tumpu.

Dengan demikian, katrol juga memiliki keuntungan mekanis. Katrol dapat

dibedakan menjadi katrol tetap, katrol bergerak, dan katrol ganda.

a. Katrol tetap

Katrol tetap

adalah katrol yang jika digunakan untuk melakukan

usaha, tidak berpindah tempat melainkan hanya berputar pada

porosnya. Perhatikan gambar 18.11 di samping! Katrol yang digunakan

untuk menimba air di sumur merupakan contoh katrol tetap dalam

kehidupan sehari-hari.

Keuntungan mekanis katrol tetap dapat dicari dengan mem-

bandingkan antara beban yang diangkat dengan kuasa. Jika gesekan

antara tali dan katrol diabaikan maka keuntungan mekanis katrol tetap

dapat dituliskan sebagai berikut.

G

w

×

l

b

=

G

F

×

l

k

Karena

l

b

=

l

k

(jari-jari katrol) maka

G

w

=

G

F

. Dengan demikian,

keuntungan mekanis katrol tetap adalah 1 (satu). Artinya gaya yang

dikerjakan untuk mengangkat benda sama dengan berat benda yang

diangkat. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

K

m

=

G

G

w

F

=1

. . . (18.4)

Keuntungan menggunakan katrol tetap, yaitu arah kuasa searah

dengan gaya berat beban.

b. Katrol bergerak

Katrol bergerak

adalah katrol yang dapat bergerak bebas apabila

digunakan untuk mengangkat benda. Perhatikan gambar 18.12 berikut!

Pada katrol bergerak, gaya yang dikerjakan sama dengan setengah berat

benda. Hal ini disebabkan pada katrol bergerak, benda yang akan diangkat

Kerja Kelompok

Kerjakan bersama kelompokmu!

Carilah pesawat sederhana yang menggunakan prinsip tuas jenis pertama, kedua, dan

ketiga, masing-masing 1 buah! Uraikan bagaimana cara kerja ketiga pesawat sederhana

tersebut! Sampaikan hasilnya di depan kelas untuk didiskusikan bersama kelompok lain!

Beri kesempatan pada kelompok lain untuk menanggapi!

Gambar 18.11

Katrol tetap

Katrol

G

F

G

w

l

b

l

k

223

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

diikatkan pada poros katrol. Salah satu ujung katrol bergerak diikatkan

pada suatu tempat tetap, sedangkan ujung yang lainnya digunakan

sebagai kuasa. Keuntungan mekanis pada katrol bergerak adalah

sebagai berikut.

G

w

×

l

b

=

G

F

×

l

k

G

w

×

AB

=

G

F

×

CA

G

w

×

AB

=

G

F

× 2

AB

G

G

w

F

=2

. . . (18.5)

Dengan demikian, keuntungan mekanis pada katrol bergerak adalah 2.

c. Katrol ganda

Katrol ganda

merupakan gabungan antara katrol tetap dan katrol

bergerak yang digunakan bersama-sama. Gambar 18.13 menampilkan

contoh katrol berganda. Katrol berganda pada gambar 18.13 di samping

terdiri atas 2 katrol tetap dan 2 katrol bergerak. Dengan menggunakan

katrol berganda, keuntungan mekanisnya akan lebih besar. Keuntungan

mekanis katrol dapat ditentukan dengan menghitung jumlah tali yang

menghubungkan katrol bergerak atau menghitung banyaknya gaya yang

bekerja melawan beban. Pada gambar 18.13 jumlah tali yang menghu-

bungkan katrol bergerak ada 4. Dengan demikian, keuntungan mekanis

katrol tersebut adalah 4. Keuntungan mekanis dari katrol berganda

dirumuskan:

K

m

=

x

atau

K

m

= 2

n

. . . (18.6)

Keterangan:

x

: banyak tali

n

: banyak katrol bergerak

Agar kamu lebih memahami konsep tentang katrol, simaklah contoh

soal berikut!

Gambar 18.13

Katrol

ganda

Contoh Soal

1. Pak Rudi menimba air di sumur dengan menggunakan katrol tetap. Jika berat ember

dan air 80 N, berapakah gaya tarik yang dikerjakan Pak Rudi?

Penyelesaian:

Diketahui:

G

w

= 80 N

Ditanyakan:

G

F

= . . . ?

Jawab:

Karena keuntungan mekanik katrol tetap adalah 1 maka

K

m

=

G

G

w

F

1 =

G

F

80

G

F

= 80 N

Jadi, Pak Rudi mengerjakan gaya tarik sebesar 80 N.

Gambar 18.12

Katrol

bergerak

C

G

F

G

w

A

B

G

F

G

w

224

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Kerja Mandiri 1

2. Sebuah benda seberat 100 N digantungkan pada katrol ganda dengan jumlah katrol

yang bergerak 2 buah. Berapakah keuntungan mekanisnya?

Penyelesaian:

Diketahui:

G

w

= 100 N

n

= 2

Ditanyakan:

K

m

= . . .?

Jawab:

K

m

= 2

n

K

m

= 2 × 2

K

m

= 4

Jadi, keuntungan mekanis yang dihasilkan oleh katrol ganda tersebut adalah 4.

Sekarang, coba kita uji pemahamanmu dengan mengerjakan pelatihan

berikut!

Kerjakan soal berikut dengan tepat!

1. Sebuah beban seberat 150 N digantungkan pada katrol tetap. Berapakah besarnya

gaya yang diberikan?

2. Sebuah benda 30 N digantungkan pada sebuah katrol bergerak. Jika berat katrol 20

N, berapakah besar gaya yang harus diberikan?

3. Sebuah benda seberat 350 N digantungkan pada sebuah sistem katrol berganda.

Jika jumlah katrol yang bergerak ada 3, berapa keuntungan mekanis sistem tersebut?

Hitung pula besar gaya yang diperlukan untuk menarik beban sebesar 600 N!

3. Bidang Miring

Memindahkan benda dari suatu tem-

pat ke tempat yang lebih tinggi akan terasa

berat jika langsung kita angkat. Dengan

menggunakan bidang miring hal tersebut

akan lebih mudah dilakukan.

Bidang

miring

merupakan bidang datar yang

diletakkan miring atau membentuk sudut

terhadap lantai seperti tampak pada

gambar 18.14.

Besarnya gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda adalah:

G

F

×

s

=

G

w

×

h

. . . (18.7)

Keterangan:

s

: panjang bidang miring (m)

h

: tinggi bidang miring (m)

Bidang Miring

s

G

w

Gambar 18.14

Bidang miring meru-

pakan salah satu jenis pesawat sederhana

G

F

h

225

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Dengan demikian, keuntungan mekanis dari bidang miring adalah

sebagai berikut.

K

m

=

G

G

ws

Fh

=

. . . (18.8)

Dalam kehidupan sehari-hari, prinsip kerja bidang miring

digunakan pada pembuatan jalan-jalan di bukit dan pegunungan,

sekrup, resleting, dan tangga. Sekrup bekerja dengan menggunakan

prinsip bidang miring. Pada sekrup terdapat silinder dan uliran yang

bekerja bersamaan. Jika sekrup diputar satu kali maka kepala sekrup

dan sumbu sekrup akan bergerak melingkar satu kali. Besar

keuntungan mekanis dari sekrup dirumuskan sebagai berikut.

K

m

=

kelilin

g

sekrup

interval sekrup

. . . (18.9)

Interval sekrup merupakan jarak antaruliran.

Keuntungan menggunakan bidang miring adalah memperkecil

usaha yang dilakukan dengan menambah jarak tempuh. Kelemahan

dari pesawat ini adalah untuk menggunakannya diperlukan waktu

yang relatif lebih lama. Untuk membantumu memahami bagaimana

cara bidang miring memperkecil usaha yang dilakukan, pelajari

contoh soal berikut ini! Setelah kamu benar-benar memahami konsep

bidang miring, kerjakan pelatihan di bawahnya!

Sebaiknya Tahu

Sekitar tahun 236 SM, penemu

dari Yunani, yaitu Archimedes,

merancang sebuah pompa

putar yang disebut sekrup

Archimedes. Prinsip kerja se-

krup Archimedes menggunakan

bidang miring. Pada zaman

dahulu sekrup Archimedes

banyak digunakan untuk meng-

angkat air dari sungai menuju

lahan pertanian. Hingga saat ini

sekrup Archimedes masih

digunakan dalam bidang

industri.

Gambar 18.15

Sekrup archime-

des digunakan untuk menaikkan

air

Contoh Soal

Sebuah balok akan dinaikkan ke dalam sebuah truk dengan menggunakan bidang miring

sepanjang 2,5 m. Gaya yang dibutuhkan sebesar 400 N. Jika tinggi bidang miring 2 m,

berapakah berat balok tersebut?

Penyelesaian

:

Diketahui:

G

F

= 400 N

s

= 2,5 m

h

= 2 m

Ditanyakan:

G

w

= . . .?

Jawab:

G

F

× s =

G

w

×

h

400 × 2,5 =

G

w

× 2

2

G

w

= 1.000

G

w

= 500

Jadi, berat balok tersebut adalah 500 N.

Rep. www.dorlingkindersley

226

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Kerja Mandiri 2

Kerjakan soal berikut dengan tepat!

1. Untuk memindahkan sebuah benda ke tempat yang tingginya 1,25 m digunakan bidang

miring sepanjang 1,5 m. Jika berat benda 100 N, tentukan:

a. gaya yang dikerjakan pada benda dan

b. keuntungan mekanisnya!

2. Sebuah lemari akan dinaikkan ke dalam sebuah truk dengan menggunakan bidang

miring sepanjang 3 m. Jika tinggi bidang miring 1,2 m dan gaya yang dibutuhkan

adalah sebesar 750 N, berapa berat lemari tersebut? Hitung pula keuntungan mekanis

bidang miring tersebut!

3. Sebutkan 3 contoh penerapan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari!

4. Roda dan Poros

Simaklah percakapan berikut!

Ya, aku dibelikan

sepeda untuk pergi ke

sekolah karena jarak

dari rumah ke sekolah

terlalu jauh jika harus

ditempuh dengan

berjalan kaki.

Wah, Budi

sepedamu

baru ya?

Percakapan di atas menunjukkan bahwa Budi dibelikan sepeda oleh

orang tuanya untuk berangkat ke sekolah. Letak sekolah Budi cukup jauh

sehingga membutuhkan waktu yang lama dan tenaga yang besar untuk

berjalan kaki. Dengan menggunakan sepeda, perjalanan Budi ke sekolah

akan lebih cepat dan tidak melelahkan.

Sepeda merupakan contoh alat yang bekerja menggunakan prinsip roda

dan poros. Fungsi roda dan poros adalah untuk memungkinkan manusia

bergerak lebih cepat. Contoh benda yang bergerak dengan menggunakan

prinsip roda dan poros antara lain motor, mobil, kursi roda, dan sepatu roda.

Roda dan poros

merupakan pesawat sederhana yang terdiri atas sebuah

roda berputar yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar

bersama-sama. Roda dan poros merupakan pesawat sederhana yang

berfungsi memperbesar kecepatan dan gaya. Keuntungan mekanis yang

diperoleh dari roda dan poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

berikut.

Roda dan Poros

227

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

K

m

=

j

ari -

j

ari roda

j

ari -

j

ari poros

. . . (18.10)

Kecepatan yang dihasilkan oleh sepeda diperoleh dari

perbandingan antara jari-jari roda dan jari-jari poros (gir). Misalnya,

pada sepeda balap. Jika gir belakang disetel pada jari-jari terkecil

maka sepeda akan melaju dengan kencang. Jika gir roda belakang

disetel pada jari-jari yang besar maka laju sepeda balap akan

melambat. Jelas, bukan? Sekarang coba kamu kerjakan studi

pustaka berikut!

Studi Pustaka

Rangkuman

Carilah referansi tambahan mengenai pesawat sederhana yang menggunakan prinsip

roda dan poros! Catat hasilnya di buku catatanmu kemudian sampaikan hasilnya di depan

kelas!

1. Pesawat sederhana merupakan peralatan yang dibuat sangat praktis dan mudah

digunakan.

2. Tuas terdiri atas sebuah batang yang berputar pada sebuah titik tetap yang disebut titik

tumpu.

3. Tuas jenis pertama mempunyai titik tumpu yang berada di antara beban dan kuasa. Contoh:

palu cakar dan gunting.

4. Tuas jenis kedua mempunyai beban yang terletak di antara titik tumpu dan kuasa. Contoh:

pembuka tutup botol dan gerobak dorong satu roda.

5. Tuas jenis ketiga mempunyai posisi kuasa yang terletak di antara titik tumpu dan beban.

Contoh: sumpit mi, pinset, dan staples.

6. Keuntungan mekanis tuas dirumuskan sebagai berikut.

K

m

=

G

G

k

b

lw

Fl

5. Katrol merupakan pesawat sederhana berupa roda yang dikelilingi rantai atau tali.

6. Katrol tetap adalah katrol yang jika digunakan untuk melakukan usaha, tidak berpindah

tempat melainkan hanya berputar pada porosnya. Keuntungan mekanis katrol tetap adalah

sebagai berikut.

K

m

=

G

G

w

F

1

7. Katrol bergerak adalah katrol yang dapat bergerak bebas apabila digunakan untuk

mengangkat benda. Keuntungan mekanis katrol bergerak dirumuskan:

Sebaiknya Tahu

Pada zaman dahulu roda kereta

harus diberi minyak setiap hari.

Hal ini dilakukan sampai ada

penemuan poros yang mengan-

dung minyak pada tahun 1787.

228

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

K

m

=

G

G

w

F

2

8. Katrol ganda merupakan gabungan antara katrol tetap dan katrol bergerak yang digunakan

bersama-sama. Keuntungan mekanis katrol ganda dirumuskan sebagai berikut.

K

m

=

x

atau

K

m

= 2

n

9. Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut

terhadap lantai. Keuntungan mekanis dari bidang miring dirumuskan:

K

m

=

G

G

ws

Fh

=

10. Roda dan poros merupakan pesawat sederhana yang terdiri atas sebuah roda berputar

yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Contoh

benda yang menggunakan prinsip roda dan poros antara lain sepeda, motor, dan kursi

roda. Keuntungan mekanis dari roda dan poros dirumuskan sebagai berikut.

K

m

=

j

ari -

j

ari roda

j

ari -

j

ari poros

229

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

Soal-soal Uji Kompetensi

A.

Ayo, berilah tanda silang pada jawaban

yang paling tepat!

1. Berikut ini yang bukan merupakan fungsi

pesawat sederhana adalah . . . .

a. memperkecil usaha

b. mempercepat pekerjaan

c. mempermudah melakukan kerja

d. memperbesar usaha

2. Untuk mengendurkan mur diperlukan . . . .

a. obeng

b. paku

c. palu

d. bidang miring

3. Alat yang menggunakan prinsip tuas jenis

kedua adalah . . . .

a. pisau

b. gunting

c. roda

d. pemecah kemiri

4. Berikut ini merupakan alat yang meng-

gunakan prinsip bidang miring,

kecuali

. . . .

a. pisau

b. roda

c. tangga

d. sekrup

5. Katrol yang memiliki keuntungan mekanis

sama dengan 1 adalah . . . .

a. katrol rangkap

b. katrol bebas

c. katrol tetap

d. katrol bergerak

6. Gir pada sepeda menggunakan prinsip

. . . .

a. bidang miring

b. tuas

c. roda dan poros

d. katrol

7. Dua orang anak yang mempunyai berat

sama sedang bermain jungkat-jungkit.

Jika jungkat-jungkit dalam keadaan

setimbang maka posisi dua anak tersebut

adalah . . . .

a. jarak kedua anak dari poros sama

b. kedua anak duduk di salah satu ujung

papan

c. jarak kedua anak dari poros tidak

sama

d. salah satu anak duduk pada poros

8. Sebuah tongkat panjangnya 1,5 m

digunakan sebagai pengungkit. Jika

benda seberat 50 N berada pada jarak

0,5 m dari titik tumpu, besar gaya yang

digunakan untuk mengangkat benda

adalah . . . .

a. 5 N

b. 10 N

c. 20 N

d. 25 N

9. Sebuah batu beratnya 20 N diangkat

dengan menggunakan sebuah tuas. Jika

gaya yang diberikan sebesar 10 N,

keuntungan mekanisnya adalah . . . .

a. 2

b. 1

c. 0,5

d. 0

10. Keuntungan mekanis dari katrol ber-

ganda yang memiliki tiga buah katrol

bebas untuk

mengangkat benda se-

besar 35 N adalah . . . .

a. 7

b. 6

c. 5

d. 4

230

Ilmu Pengetahuan Alam VIII

Pesawat Sederhana

B.

Jawablah pertanyaan berikut dengan

benar!

1. Sebutkan 4 keuntungan menggunakan

pesawat sederhana!

2. Sebutkan alat yang bekerja menggunakan

prinsip tuas jenis ketiga!

3. Sebutkan alat-alat yang bekerja meng-

gunakan prinsip bidang miring!

4. Sebuah papan digunakan sebagai bidang

miring. Panjang papan tersebut 1,5 m.

Jika gaya yang diberikan untuk memin-

dahkan benda dengan ketinggian 1,2 m

adalah 150 N, berapakah berat benda

tersebut?

5. Sebuah katrol bergerak seberat 20 N

digunakan untuk mengangkat benda

seberat 80 N. Berapakah besar gaya yang

diberikan untuk menarik katrol?