Pesawat Sederhana

PESAWAT SEDERHANA
PERTEMUAN 5
HARLINDA SYOFYAN, S.Si., M.Pd
PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN
1.
Mahasiswa mampu Mengidentifikasi berbagai jenis pesawat
sederhana, misalnya pengungkit, bidang miring, katrol, dan roda.
2.
Menggolongkan berbagai alat rumah tangga sebagai pengungkit,
bidang miring, katrol, dan roda.
3.
Mengidentifikasi kegiatan sehari-hari yang menggunakan pesawat
sederhana.
4.
Memperagakan cara menggunakan pesawat sederhana.
PETA KONSEP
PESAWAT SEDERHANA
Pengungkit
Bidang Miring
Katrol
Roda
Berporos
Pengungkit Jenis I
Pengungkit Jenis II
Pengungkit Jenis III
Katrol Tetap
Katrol Bebas
Katrol
Majemuk
Tujuan menggunakan pesawat sederhana adalah untuk:
a) Melipatgandakan gaya atau kemampuan kita.
b) Mengubah arah gaya yang kita lakukan.
c) Menempuh jarak yang lebih jauh atau membesarkan
kecepatan
A. TUAS atau PENGUNGKIT

Pengungkit (tuas) merupakan alat yang digunakan untuk
mengungkit benda yang berat.

Tuas atau pengungkit adalah sebuah batang yang dapat
diputar di sekitar titik tumpu.

Pengungkit dapat berupa kayu atau besi panjang yang di beri
gaya pada salah satu sisinya.

Kuasa adalah gaya yang diberikan pada suatu benda untuk
memindahkannya.
A. TUAS atau PENGUNGKIT (2)
 Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehingga
keuntungan menggunakan tuas adalah gaya yang dihasilkan
lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan.
 Besarnya gaya yang dihasilkan bergantung pada panjang
lengan gaya dan panjang lengan beban.
 Makin besar perbandingannya, makin besar pula gaya ungkit
yang dihasilkan.
A. TUAS atau PENGUNGKIT (3)
Keterangan :
B = beban
T = titik tumpu
K = kuasa
Lb = lengan beban
Lk = lengan kuasa
A. TUAS atau PENGUNGKIT (4)


Jika benda yang akan diungkit memiliki berat w, diletakan pada ujung
tuas, yang diletakkan pada titik tumpu sejauh lb, maka kita akan
memerlukan gaya sebesar F pada jarak lk untuk mengungkitnya.
Saat benda diungkit maka :
W lB = F lK


Perbandingan antara berat beban dab gaya kuasa atau perbandingan
antara lengan kuasa dan lengan beban disebut keuntungan mekanis
(tidak mempunyai satuan).
KM = w = lK
F
lB
CONTOH SOAL
Sebuah tuas memiliki lengan beban 2 cm dan lengan kuasa 10 cm.
Jika kita ingin mengangkat beban yang memiliki berat 5 N, berapa
gaya yang harus kita gunakan? Tentukan pula keuntungan mekanis
alat tersebut.
Penyelesaian :
Diketahui : lB = 2 cm; lK = 10 cm; w = 5 N
Ditanya : F = ?; KM = ?
W lB
= F lK
5 N x 2 cm = F x 10 cm
F = 10 N cm = 1 N
10 cm

KM = w = 5 = 5

F
1

LATIHAN
Sebuah beban bermassa 10 kg. Jika kita ingin mengangkat
beban tersebut menggunakan tuas sepanjang 3 m dengan letak
titik tumpu 1m dari beban, berapakan gaya minimal yang harus
dikeluarkan?
A. TUAS atau PENGUNGKIT (5)
Coba perhatikan gambar di bawah ini manakah pengungkit yang
memerlukan kuasa (tenaga yang lebih sedikit, mengangkat beban gambar
(a) atau (b) ?
K
B
K
T
KK
B
T
T
T
Ingat : * semakin panjang Lb dari Lk, maka kuasa yang diberikan semakin
besar.
* semakin pendek Lb dari Lk, maka kuasa yang diberikan semakin
sedikit.
A. TUAS atau PENGUNGKIT (6)

Titik beban adalah tempat beban melekat

Titik tumpu adalah tempat alat bertumpu

Titik kuasa adalah tempat kuasa bekerja

Lengan beban adalah jarak antara titik beban dan titik tumpu

Lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu dan titik kuasa
Contoh :
A. TUAS atau PENGUNGKIT (7)
Berdasarkan letak titik beban, titik tumpu, dan titik kuasanya, pengungkit
dibedakan menjadi 3 yaitu :
Pengungkit Jenis Pertama
 Titik tumpunya terletak di antara titik beban dan titik kuasa ( B – T – K )


Makin dekat jarak titik tumpu ke beban, maka keuntungan mekanis yang diperoleh
akan makin besar
Contoh :
TT
T
K
K
KT
KT
B
K
T
B
T
TT
B
B
B
B
B
B
T
K
B
TT
T
K
KT
T
TT
KKT
A. TUAS atau PENGUNGKIT (8)
Pengungkit Jenis Kedua
 Titik bebannya terletak di antara titik tumpu dan titik kuasa ( T
–B–K)


Keuntungan mekanis akan lebih besar diper
Contoh :
A. TUAS atau PENGUNGKIT (9)
Pengungkit Jenis Ketiga
 Titik kuasanya terletak di antara titik tumpu dan titik beban ( T –
K – B ).

Tuas kelas tiga berfungsi untuk memperbesar perpindahan.
Contoh :
K
K
B
T
T
B
K
K
T
B
K
B
T
CONTOH SOAL
Sebuah batu yang beratnya 500 N dipindahkan menggunakan
sebuah tuas dengan gaya sebesar 200 N. Bila lengan kuasa 50 cm, hitunglah:
a. jarak antara beban ke titik tumpu tuas
b. keuntungan mekanis yang diperoleh
Penyelesaian:
Diketahui: w = 500 N; F = 200 N; lk = 50 cm = 0,5 m
Ditanya: (a) lk ; (b) km
Jawab:
a. jarak antara beban dengan titik tumpu tuas (lk):
w = lk → lk = w. lb → lk = 500 N x 0,5 m— = 1,25 m
F lb
F
200 N K
Jadi, jarak antara beban dengan titik tumpu tuas adalah 1,25 m.
b. Keuntungan mekanis yang diperoleh:
KM = w = 500 N = = 2,5
F 200 N
Jadi, keuntungan mekanis yang diperoleh adalah 2,5.
B. BIDANG MIRING

Bidang Miring dapat dibuat dari papan yang diletakkan secara miring.

Dapat memindahkan barang tanpa mengangkatnya, cukup ditarik atau di
dorong.
B. BIDANG MIRING (2)

Keuntungan :
Lebih mudah untuk dilalui, dan tenaga yang diberikan lebih sedikit

Kerugian :
Lintasan menjadi lebih panjang dan memakan waktu
yang lebih lama.
B. BIDANG MIRING (3)

wh = F s
Keterangan : w = beban (N)
F = gaya (N)
s = panjang bidang miring (m)
h = tinggi bidang miring (m)

Jika bidang miring licin, keuntungan mekanis dapat dikatakan bahwa perbandingan beban
dengan kuasa sama dengan perbandingan jarak perpindahan dengan tinggi bidang miring
adalah :
KM = w = l
F
h
Keterangan :
KM = keuntungan mekanis
w = beban (N)
F = gaya (N)
l = panjang lintasan bidang miring (m)
h = tinggi bidang miring (m)

CONTOH SOAL
Seorang pedagang akan menaikkan barang yang baru saja dibelinya menuju
ketinggian 1,5 m dari tanah. Untuk mempermudah memindahkan barang
seberat 900 N itu, ia menggunakan bidang miring licin sepanjang 4,5 m.
Hitunglah gaya dorong minimum yang diperlukan untuk menaikkan barang
tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui : l = 4,5 m ; w = 900 N ; h = 1,5 m
Ditanya : F
Jawab:
w = l → F = wh → F = 900 N x 1,5 m = 300 N
F h
l
4,5 m
Jadi, gaya dorong minimum yang diperlukan untuk menaikkan benda adalah
300 N.
C. KATROL
• Katrol digunakan untuk mengangkat dan menarik suatu benda.
• Prinsip kerja katrol adalah mengubah arah gaya sehingga kerja
yang dilakukan menjadi lebih mudah.
• Terdiri dari seutas tali dan kerekan
• Katrol terbagi 3 :
1. Katrol Tetap
 adalah katrol yang digantungkan pada tempat yang kokoh.
 Bila tali diberi beban, kerekan tidak berpindah tempat, tetapi
berputar di tempatnya, sehingga beban bergerak ke atas dan
kebawah mengikuti gerak tali.
 Keuntungan mekanisnya satu dan gaya yang diberikan sama
dengan berat beban
 Katrol dapat mengubah arah gaya ke bawah di ubah menjadi
gaya ke atas.
C. KATROL (2)
1. Katrol Tetap
W lB = F lK
W
lB
F
lk
= berat beban (N)
= lengan beban (m)
= gaya angkat (N)
= lengan beban (m)
 Prinsip kerja katrol tetap adalah besar gaya kuasa sama dengan berat
beban, sedangkan lengan kuasa sama dengan lengan beban.
 Keuntungan mekanis katrol tetap adalah mengubah arah gaya, yakni gaya
angkat searah gaya berat orang yang mengangkat.
C. KATROL (3)
22. Katrol Bebas
 adalah katrol yang kerekannya dapat berputar pada tali dan tidak
tetgantung pada papan yang kokoh.
 Dapat bergerak pada tali dari satu tempat ke tempat lainnya
diikuti perpindahan beban
 Keuntungan mekanis dua, mempunyai kemampuan mengangkat 2
x gaya yang kita berikan (1/2 dari berat benda).
 Pada katrol bergerak, benda yang diangkat digantungkan pada
poros kontrol.
 Keuntungan mekanik katrol bergerak jika gaya gesekannya
diabaikan adalah beban/kuasa = W/F =2
 Keuntungan menggunakan katrol bergerak slain memudahkan
mengangkat benda juga memerlukan kuasa yang besarnya
setengan dari berat bebannya.
C. KATROL (4)
3. Katrol Majemuk
 adalah gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas.
 Keuntungan mekanis katrol majemuk tergantung pada jumlah
katrol yang digabung.
 Makin banyak katrol yang digabung, makin besar keuntungan
mekanisnya, kuasa yang diberikan makin diperkecil.
 Sistem katrol ini untuk mengangkat benda yang massanya
mencapai beberapa ton.
 Jika gaya gesekan katrol diabaikan, berlaku persamaan :
w = 2 F n w = beban (N)
F = kuasa (N)
n = banyaknya katrol tiap blok
W/F = 2 n
 Ingat : Bila katrol yang digunakan 3, berarti gaya yang kita
berikan untuk mengangkat benda adalah 1/3 dari berat
benda.
CONTOH SOAL
Sebuah katrol sistem banyak memiliki tiga buah tali. Katrol ini digunakan oleh
para tukang bangunan untuk menaikkan bahan yang akan digunakan di lantai
atas. Jika beban yang diangkat beratnya 900 N, tentukanlah:
a. keuntungan mekanis yang diperoleh
b. kuasa yang diperlukan
Penyelesaian:
Diketahui: ω = 900 N ; banyak tali = 3 ditarik dari atas
Ditanya: (a) KM ; (b) F
Jawab :
a. Karena katrol ditarik dari bawah, maka katrol tersebut memiliki tarikan ke
bawah, sehingga KM = banyaknya tali = 3 – 1 = 2
b. Kuasa yang diperlukan:
KM = w → F = w = 900 N = 450 N
F
KM 2
Jadi, keuntungan mekanis katrol adalah 2 dan kuasa yang
diperlukannya 450 N.
D. RODA BERPOROS
 Penggunaan roda saat memindahkan benda sangat mengurangi gaya
gesekan. Karena dapat mengurangi gaya gesekan, maka roda dapat
menahan gerakan benda.
 Roda termasuk katrol tetap.
 Roda digunakan pada gerobak, sepeda, mobil, dll.
UJI KOMPETENSI
1. Apakah tujuan penggunaan pesawat sederhana?
2. Tuliskan 4 jenis pesawat sederhana !
3. Apakah yang membedakan tuas/pengungkit jenis 1, 2 dan 3.
Jelaskan!
4. Apa yang membedakan antara katrol tetap, katrol bebas dan katrol
majemuk? Mana yang paling besar keuntungan mekanisnya?
5. Golongkanlah alat-alat dibawah ini kedalam kelompok pesawat
sederhana yang sesuai! Kemudian tentukan masing-masing letak
titik beban, kuasa dan titik tumpunya!
SELAMAT BELAJAR