Pengetahuan Alam Kita: Pesawat Sederhana

Apa itu Pesawat Sederhana???

Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya.Secara umum, alat-alat ini bisa disebut sebagai mekanisme paling sederhana yang memanfaatkan keuntungan mekanik untuk menggandakan gaya. Sebuah pesawat sederhana menggunakan satu gaya kerja untuk bekerja melawan satu gaya beban. Dengan mengabaikan gaya gesek yang timbul, maka kerja yang dilakukan oleh beban besarnya akan sama dengan kerja yang dilakukan pada beban.

Kerja yang timbul adalah hasil gaya dan jarak. Jumlah kerja yang dibutuhkan untuk mencapai sesuatu bersifat konstan, walaupun demikian jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mencapai hal ini dapat dikurangi dengan menerapkan gaya yang lebih sedikit terhadap jarak yang lebih jauh. Dengan kata lain, peningkatan jarak akan mengurangi gaya yang dibutuhkan. Rasio antara gaya yang diberikan dengan gaya yang dihasilkan disebut keuntungan mekanik.

Keuntungan mekanik tuas (pengungkit) : -w/f = lk/lb untuk mencari w, jika memang belum ditemukan : w=m.g untuk mencari f, jika belum ditemukan : w*lb = f*lk

keuntungan mekanik bidang miring : -s/h

keuntungan mekanik katrol : -tetap : lk/lb = 1 -bergerak : lk(2lb)/lb = 2 -majemuk : jumlah tali

untuk roda bergigi, tidak ada keuntungan mekanik, yang ada adalah efisiensi : energi keluaran bermanfaat / energi masukan total

Secara tradisional, pesawat sederhana terdiri dari:

Bidang Miring
Katrol
Tuas
Roda Berporos

Pesawat sederhana merupakan dasar dari semua mesin-mesin lain yang lebih kompleks.Sebagai contoh, pada mekanisme sebuah sepeda terdapat roda, pengungkit, serta katrol. Keuntungan mekanik yang didapat oleh pengendaranya merupakan gabungan dari semua pesawat sederhana yang ada dalam sepeda tersebut.

1. Bidang Miring

Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut, yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, dari pada jika beban itu diangkat vertikal. Dalam istilah teknik sipil, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering disebut dengan gradien. Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang umum dikenal.Bidang miring tidak menciptakan usaha.

Oleh sebab itu, usaha untuk mengangkat benda tanpa bidang miring sama saja dengan bidang miring, maka : W x h = H x l atau W x h = F x l

Jika panjang L = 4m, h=4m

maka dari persamaan W x h = F x l

Diperoleh F = W x h = 2000 N x 1m = 500 N L 4m

Dari hasil yang didapat, maka dapat diambil kesimpulan bahwa benda yang pada mulanya tanpa alat harus diangkat dengan empat orang, setelah dipergunakan bidang miring yang panjangnya empat meter hanya memerlukan 1 orang.

Keuntungan Mekanik untuk bidang miring : KM = l/h

l = panjang bidang miring

h = tinggi ujung bidang miring dari tanah

Dalam bidang miring berlaku sebagai berikut:

a. makin landai bidang miring, maka makin kecil gaya yang dibutuhkan, akan tetapi jalan yang dilalui lebih panjang.

b. makin curam suatu bidang miring, maka makin besar gaya yang dibutuhkan, akan tetapi jalan yang dilalui lebih pendek.

Dalam keseharian bidang miring ini dapat dijumpai dalam hal berikut:

a. tangga naik suatu bangunan bertingkat-tingkat dan berkelok-kelok untuk memperkecil gaya

b. jalan di pegunungan berkelok-kelok supaya mudah dilalui

c. ulir sekrup yang bentuknya menyerupai tangga melingkar

d. baji (pisau, kater, kampak, dll)

e. dongkrak juga merupakan suatu contoh bidang miring karena menggunakan prinsip sekrup

f. untuk menaikkan drum keatas truk menggunakan papan kayu yang dimiringkan

2. Katrol

Katrol adalah suatu roda dengan bagian berongga di sepanjang sisinya untuk tempat tali atau kabel Katrol biasanya digunakan dalam suatu rangkaian yang dirancang untuk mengurangi jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat suatu beban. Walaupun demikian, jumlah usaha yang dilakukan untuk membuat beban tersebut mencapai tinggi yang sama adalah sama dengan yang diperlukan tanpa menggunakan katrol. Besarnya gaya memang dikurangi, tapi gaya tersebut harus bekerja atas jarak yang lebih jauh. Usaha yang diperlukan untuk mengangkat suatu beban secara kasar sama dengan berat beban dibagi jumlah roda. Semakin banyak roda yang ada, sistem semakin tidak efisien. karena akan timbul lebih banyak gesekan antara tali dan roda. Katrol adalah salah satu dari enam jenis pesawat sederhana.

1. Katrol tetap Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berpindah pada saat digunakan. Katrol jenis ini biasanya dipasang pada tempat tertentu. Katrol tetap berfungsi mengubah arah gaya tarik dari menarik ke atas menjadi menarik ke bawah. Ketika kamu menimba air tanpa melalui katrol,kamu harus menarik tali ke atas. Arah gaya beratmu adalah vertikal ke bawah. Karena arah gaya tarikmu “berlawanan” dengan arah gaya beratmu, gaya ototmu ketika menarik tali ke atas tidak dibantu oleh gaya beratmu. Karena itu, pekerjaan menaikkan timba terasa berat. 2. Katrol bebas Berbeda dengan katrol tetap, pada katrol bebas kedudukan atau posisi katrol berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Fungsi katrol bebas adalah dapat memperkecil gaya yang diperlukan untuk mengangkut beban hingga setengah berat beban. Copy and WIN : http://bit.ly/copy_win

Copy and WIN : http://bit.ly/copy_win

Katrol Tetap

Katrol tetap adalah katrol yang penempatannya tetap di suatu tempat, berikut adalah gambar katrol tetap.

Keterangan:

W = beban
O = penumpu
AO = lengan kuasa (lF)
F = kuasa
OB = lengan beban (lw)
A = titik beban
B = titik kuasa

Untuk mengangkat beban seberat w, maka kita harus menarik tali dengan gaya F. Gaya berat w besarnya sama dengan besar gaya tarik (F).

w = F

Katrol tetap hanya mengubah arah gaya kuasa, sehingga keuntungan yang diperoleh saat menggunakan hanya untuk memudahkan mengangkat benda. Keuntungan mekanis katrol ini, yaitu:

$KM=\frac{w}{F}=1$

Katrol Bergerak

Katrol bergerak adalah katrol yang bergerak jika sedang digunakan. Pada pemakaian katrol bergerak, beban yang akan diangkat digantungkan pada katrol, apabila dirumuskan adalah sebagai berikut :

F l_F = w l_w
F = 2l_B = w l_w

$\frac{w}{F}=2$

Keterangan :

OB = lengan beban (l_w)
AB = lengan kuasa (l_w)

Keuntungan mekanis (KM) dengan menggunakan katrol bergerak, yaitu $\frac{w}{F}=2$

Katrol Ganda (Katrol Kombinasi)

Katrol ganda atau katrol kombinasi adalah gabungan beberapa katrol tetap dan katrol bergerak. Katrol kombinasi sering disebut takal. Dalam sebuah sistem katrol ganda terdiri atas n buah katrol, maka keuntungan mekanisnya dapat dicari dengan cara menghitung banyaknya gaya yang bekerja.

KM = n = banyaknya katrol yang digabung

Katrol ganda atau kombinasi adalah beberapa katrol yang dirangkai dan pada umumnya digunakan untuk mengangkat benda-benda yang berat.

3. Tuas

Dari gambar tersebut dapat dilihat bagian-bagian utama pada tuas yaitu :
Benda yang berbentuk batang yang berfungsi sebagai pengungkit
Penyangga/penumpu/titik tumpu T diletakkan antara kedua ujung batang tersebut
Titik beban B yaitu ujung yang digunakan untuk meletakkan benda yang akan diangkat
Titik kuasa F, yaitu ujung pengungkit yang diberi gaya kuasa untuk mengangkat beban.

Prinsip Kerja Tuas
Cara Kerja Tuas
Kalau kita akan mengangkat benda dengan menggunakan tuas, maka kita harus meletakkan benda di salah satu ujung pengungkit (tuas) kemudian memasang batu atau benda apa saja sebagai penumpu dekat dengan benda seperti pada gambar . Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang pengungkit tersebut secara perlahan-lahan sampai benda dapat diangkat atau bergeser.

Dengan menggunakan tuas semakin jauh jarak kuasa terhadap titik tumpu, maka semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban, atau dapat dirumuskan

B X Lb = F X Lk

Keterangan :
B : Beban yang akan diangkat satuannya Newton )
Lb : Jarak antara Beban dengan titik tumpu (satuannya meter )
F : Kuasa ( gaya yang akan mengangkat beban ) (satuannya Newton )
Lk : Jarak antara Kuasa dengan titik tumpu (satuannya meter )

Tuas kelas pertama

Tuas kelas yang pertama yaitu tuas yang memiliki titik tumpu berada diantara titik kuasa F dan titik beban B, Contohnya : gunting, palu dan sebagainya

Tuas kelas kedua

Tuas kelas kedua yaitu tuas yang memiliki titik beban berada di antara titik kuasa F dan titik tumpu T atau bebannya diletakkan diantara titik tumpu dan titik kuasa

Contoh alat yang bekerja berdasarkan prinsip tuas kelas kedua antara lain :
1. Gerobak dorong
2. Pembuka botol
3. pemecah biji

Tuas kelas ketiga

Tuas yang titik kuasa F posisinya berada diantara titik tumpu T dan titik beban B contohnya: penjepit, pinset, tangan memegang beban, dsb.

4. Roda Berporos

Roda berporos merupakan roda yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.

Roda berporos pada sepeda

Sumber:

http://brosibox.blogspot.com/2012/11/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring_20.html

http://chelly10206.blogspot.com/2011/05/pesawat-sederhana.html

http://fisikazone.com/katrol/

http://genius.smpn1-mgl.sch.id/file.php/1/ANIMASI/fisika/Pesawat%20Sederhana/materi22.html

Pengetahuan Alam Kita

Selasa, 16 Desember 2014

Pesawat Sederhana

Katrol Tetap

Katrol Bergerak

Katrol Ganda (Katrol Kombinasi)

Tidak ada komentar:

Posting Komentar