Pengertian Pesawat Sederhana
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.
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 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. w menyatakan beban yang akan diangkat atau dipindahkan. F merupakan gaya yang diberikan (kuasa). Titik O adalah titik tumpu tuas. Panjang OA merupakan panjang lengan beban (lb), sedangkan panjangOB merupakan panjang lengan kuasa (lk).
tuas berada dalam keadaan setimbang jika perkalian antara beban (w) dengan lengan beban (lb) sama dengan perkalian antara kuasa (F) dengan lengan kuasa (lk). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
w × lb = F × lk
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:
Km = lk/lb
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
Gambar 18.5 Diagram 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 Diagram 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
Gambar 18.9 Diagram 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.
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 denganmenggunakan 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
Gambar 18.11 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 membandingkan antara beban yang diangkat dengan kuasa. Jika gesekan antara tali dan katrol diabaikan maka keuntungan mekanis katrol tetap dapat dituliskan sebagai berikut.
w × lb = F × lk
Karena lb = lk (jari-jari katrol) maka w =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.
Km=w/F
Keuntungan menggunakan katrol tetap, yaitu arah kuasa searah dengan gaya berat beban.
b. Katrol bergerak
Gambar 18.12 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 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.
w × lb =F × lk
w × AB =F × CA
w × AB = F × 2AB
w/F= 2
Dengan demikian, keuntungan mekanis pada katrol bergerak adalah 2.
c. Katrol ganda
Gambar 18.13 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 menghubungkan katrol bergerak ada 4. Dengan demikian, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah 4. Keuntungan mekanis dari katrol berganda dirumuskan:
Km = x atau Km = 2n
Keterangan:
x : banyak tali
n : banyak katrol bergerak
Posting Komentar