Pesawat Sederhana

Pengertian Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah pesawat yang dapat dibuat dengan mudah dan alat yang memudahkan pekerjaan manusia. Disebut pesawat sederhana karena hanya memerlukan satu gaya untuk melakukan usaha. Keuntungan menggunakan pesawat disebut dengan keuntungan mekanik.

Keuntungan mekanik merupakan perbandingan antara beban yang diangkat (w) dengan kuasa yang dilakukan (F).
Pesawat sederhana dirancang dengan tujuan :

• Melipat gandakan kemampuan suatu gaya
• Mengubah arah gaya sehingga memudahkan pekerjaan
• Memperbesar kecepatan

Rumus

F = K = w/KM

keterangan :

F atau K adalah gaya/kuasa yang kita keluarkan (N)
W adalah berat benda yang kita angkat (N)
KM adalah keuntungan mekanis

Hal ini berkaitan dengan usaha/kerja yang dilakukan. Pesawat sederhana tidak mengurangi total usaha/kerja yang dikeluarkan untuk mengangkat beban. walaupun begitu, jumlah gaya yang diperlukan untuk mencapai hal ini bisa dikurangi dengan menerapkan gaya yang lebih sedikit terhadap jarak yang lebih jauh.

Jenis – Jenis Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana bekerja berdasarkan prinsip kerjanya dapat dibedakan menjadi : Tuas/pengungkit, katrol, bidang miring, dan roda berporos/ roda bergandar. Kuntungan dari pesawat sederhana yaitu mempunyai mekanik yang diperoleh dari perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa sehingga menjadikan ringan suatu pekerjaan manusia. Adapun jenis-jenis atau macam-macam dari pesawat sederhana adalah sebagai berikut:

1. Tuas (Pengungkit)

Tuas disebut juga pengungkit adalah pesawat sederhana yang digunakan untuk mengubah hasil suatu gaya. Tuas digunakan untuk memudahkan pekerjaan mengangkat beban. Tuas dibuat sedemikian rupa sehingga hanya perlu sedikit gaya untuk mengangkat beban yang berat. Cara mengubah gaya menggunakan tuas dilakukan dengan cara mengubah-ubah antara letak titik tumpu, titik gaya dan titik beban. Jarak dari titik tumpu ke beban dan kuasa masing-masing disebut lengan beban dan lengan kuasa. Berdasarkan posisi bagian-bagian tersebut, tuas dibedakan menjadi tiga jenis yaitu sebagai berikut :

• Tuas jenis pertama, Tuas jenis ini yang paling umum dan paling banyak ditemui kedudukan titik tumpunya berada diantara titik beban dan titik kuasa.Contohnya adalah pemotong kuku, tang, gunting, linggis dan jungkat-jungkit.

• Tuas jenis kedua, Pada tuas jenis kedua, titik bebannya terletak diantara titik tumpu dan titik kuasa. Contohnya adalah gerobak pengangkut dengan satu roda di depan, alat pemotong kertas, alat pemecah kemiri dan pembuka tutup botol.

• Tuas jenis ketiga, Pada tuas jenis ketiga, titik kuasa terletak di antara titik beban dan titik tumpu. Contohnya adalah sekop, penjepit roti, stappler, pinset dan termasuk tangan kita.

Rumus Dari Tuas

Keuntungan menggunakan mekanik tugas adalah perbandingan antara gaya beban (w) dengan gaya kuasa (F), bisa ditulis dengan:

KM = w/F atau KM = lk/lb

Keuntungan mekain pada tuas tertantung pada setiap lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, maka keuntungan mekanik yang didadapat semakin besar juga.

keterangan :

F adalah gaya yang dikerjakan pada tuas (N)
W adalah beban tuas (N)
Lb adalah lengan beban, yaitu jarak antara titik tumpu dengan dengan beban (m)
Lk adalah lengan kuasa, yaitu jarak antara titik tumpu dengan kuasa/gaya yang dikerjakan (m)
KM adalah keuntungan mekanis

2. Bidang Miring

Bidang miring adalah sebuah bidang datar dengan salah satu sisinya (ujungnya) berada pada posisi lebih tinggi. Biasanya digunakan untuk meringankan pekerjaan mengangkat benda yang berat ke tempat yang lebih tinggi.

Contohnya adalah jalan di sekitar gunung atau pegunungan dibuat melingkar-lingkar agar kemiringannya tidak terlalu terjal, untuk membelah kayu yang besar orang memanfaatkan baji yang bentuknya menggunakan prinsip bidang miring dan contoh lainnya.

Rumus Bidang Miring

KM = s/h
F = K = w/KM = w.h/s

Keterangan :

KM yaitu keuntungan mekanis
F yaitu gaya dorong (N)
w yaitu berat beban (N)
s yaitu panjang bidang miring (m)
h yaitu ketinggian (m)

Keuntungan mekanik bidang miring dirumuskan dengan pembandingan antara panjang (l) dan tinggi bidang miring (h), yaitu:

KM = l/h

Manfaat bidang miring dalam kehidupan sehari-hari yaitu seperti pada tangga dan suatu jalan pada daerah pegunungan.

3. Katrol

Katrol pada prinsipnya adalah roda yang memiliki poros (sumbu) dan disekeliling roda dibuat jalur untuk tali atau rantai atau kabel yang dapat berputar pada porosnya. Katrol juga digunakan untuk memudahkan dan meringankan pekerjaan mengangkat atau menurunkan beban yang berat. Ada berbagai jenis katrol, diantaranya :

a. Katrol tetap
Katrol tetap yaitu katrol yang posisinya tidak berubah. Berfungsi mengubah arah gaya dan tidak berfungsi melipat gandakan besar gaya. Keuntungan katrol tetap adalah mengubah arah gaya yang seharusnya ke atas, menjadi ke bawah karena adanya katrol. Contohnya adalah tiang bendera, kerekan timba sumur dan kerekan sangkar burung.

Rumus

F = w

Sebuah katrol yang kedudukannya tidak berubah-ubah (tetap).
Keuntungan mekanis (KM) katrol tunggal tetap = 1
Keuntungan mekanis =1 berarti berat beban = gaya yang kita keluarkan untuk mengangkat beban itu.

b. Katrol bebas

Katrol bebas yaitu katrol yang posisinya dapat berpindah dengan bebas dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. Contohnyaadalah sering digunakan tukang bangunan untuk mengangkat barang-barang pada bagunan bertingkat tinggi.

Rumus

F = 1/2.w

Keuntungan mekanisnya = 2 artinya kita hanya perlu mengeluarkan gaya separuh dari berat beban yang di angkat ( F = w/KM)

c. Katrol ganda/takal (majemuk)

Katrol ganda/takal (majemuk) yaitu kombinasi dari katrol bebas dan katrol tetap. Kedua katrol ini dihubungkan dengan sebuah tali. Pada katrol ganda, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat serta bergeraknya ke atas. Namun katrol ganda bergantung pada banyaknya tali yang dipergunakan untuk mengangkat beban.

Rumus

F = W/jumlah katrol

Keuntungan mekanis (KM) takal = Jumlah katrol

4. Roda Gigi (Gir)

Roda Gigi (gir) merupakan roda bergerigi yang dapat mengubah besar gaya dan termasuk pesawat sederhana yang dapat menggandakan gerakan. Sepeda merupakan salah satu contoh pesawat sederhana yang dapat menggandakan jarak tempuh.

Keuntungan mekanik roda Gigi adalah :

M = jari-jari roda/jari-jari gandar

Contoh Soal Pesawat Sederhana

Contoh Soal 1

Budi ingin mengangkat sebuah benda dengan memakai katrol tunggal bergerak. Jika berat benda 4.000 N, maka besar gaya yang harus diberikan Budi yaitu?

Penyelesaian:

Diketahui:

w = 4.000 N

KM= 2

Ditanya:

F…?

Jawab

Katrol tunggal mempunyai  fungsi mengalihkan gaya tetapi tidak mengubah arah gaya. Keuntungan mekanik katrol bergerak yakni 2, rumus keuntungan mekanik yakni:

Dari soal diatas, didapat:
KM = w/F
2 = w/F
2F = w
2F = 4.000 N
F = 4.000/2
F = 2.000 N

Jadi, gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut yaitu sebesar 2.000 N.

Contoh Soal 2

Ayu ingin memindahkan benda dengan memakai bidang miring yang panjangnya 12 m. Jika berat bebang 800 N dan tinggi bidang miring 3 m maka besar kuasa yang harus diberikan Ayu yaitu ?

Penyelesaian:

Diketahui:
w = 800 N
l = 12 m
h = 3 m

Ditanya: F…?

Jawab

Keuntungan mekanis:
KM = l/h
KM = 12/3
KM = 4

Maka:

KM = w/F
4 = 800/F
4F = 800
F = 800/4
F = 200 N

Jadi, besar kuasa yang harus diberikan Ayu yaitu 200 N.

Semoga apa yang telah diulas diatas dapat bermanfaat bagi pembaca. Sekian dan terima kasih.

Sumber