ilustrasi tuas: pengertian dan jenisnya KOMPAS.com - Tuas sering juga disebut dengan pengungkit. Tuas merupakan pesawat sederhana yang usianya paling tua dibanding pesawat sederhana lainnya. Tuas sudah digunakan pada awal peradaban kehidupan nenek moyang. Saat itu, tuas digunakan untuk memindahkan benda-benda berat sehingga pekerjaan manusia menjadi ringan. Contohnya memindahkan batu besar untuk membuat paramida dan masih banyak lainnya. Dalam situs Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia, tuas atau pengungkit menjadi salah satu alat pesawat sederhana yang dapat digunakan untuk mengungkit, mencabut, atau mengangkat benda. Tuas memiliki tiga bagian, yaitu:
Baca juga: Katrol: Pengertian, Jenis, dan Prinsip Kerja Jenis-jenis tuasTuas terdiri dari tiga jenis, yaitu: Tuas jenis pertamaTuas jenis pertama memiliki letak titik tumpu berada di antara beban dan kuasa. Contohnya adalah jungkat-jungkit. Jika sedang bermain jungkat-jungkit, salah satu orang akan meraa sulit dan berat untuk menjungkit jika jarak lawan mainnya ke titik sangat jauh. Sebaliknya, seseorang akan merasa mudah menjungkit jika jarak lawan mainnya ke titik tumpu lebih dekat.
Sehingga jarak titik kuasa, titik tumpu, dan titik bebannya disesuaikan. Contoh lainnya, yaitu linggis, gunting, palu pengungkit, dan masih banyak lainnya. Tuas jenis keduaTuas jenis kedua adalah letak titik bebannya berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Salah satu contohnya adalah gerobak dorong satu roda yang digunakan pada bangunan. Pada waktu seseorang mengangkat batu bata dengan menggunakan gerobak dorong satu roda, akan merasa berat jika gagang pendorongnya terlalu pendek. Hal ini karena jarak titik kuasa dan titik beban terlalu dekat. Baca juga: Pengertian Frekuensi dan Gelombang Namun, jika gagang pegangannya cukup panjang akan terasa ringan ketika mengangkut batu bata. Hal ini karena jarak titik kuasa dan titik beban terletak cukup jauh. Contoh lainnya seperti, pembuka botol, akat pemecah kemiri, alat pemecah kepiting, dan lainnya. Tuas jenis ketigaTuas jenis ketiga yaitu letak titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik beban. Salah satu contohnya, ketika seseorang sedang mengangkat pasir dengan sekop.
Pada saat sedang mengangkat pasir menggunakan sekop dengan gagang pegangan yang pendek, akan terasa ringan dan mengeluarkan tenaga yang lebih kecil. Hal ini karena gagang sekop pendek memiliki jarak titik tumpu dan titik kuasa yang dekat. Baca juga: Tekanan Zat: Pengertian dan Jenisnya Berbeda dengan sekop yang memiliki ganggang panjang, akan terasa berat dan tenaga yang dikeluarkan juga besar. Hal ini karena gangang sekop panjang memiliki jarak titik tumpu dan titik kuasa yang jauh. Contoh lainnya, saat menggunakan sendok untuk makan, mengangkat sampah dengan serokkan sampah, dan masih banyak lainnya.
Ilustrasi cara kerja tuas Cara kerja tuasJika akan mengangkat benda menggunakan tuas, maka harus meletakkan benda di salah satu ujung tuas. Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang pengungkit secara perlahan hingga benda dapat terangkat. Baca juga: Pesawat Sederhana dan Jenisnya Dengan menggunakan tuas, semakin jauh jarak kuasa terhadap titik tumpu, maka semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban. Hal tersebut dirumuskan dengan: B x Lb = F z Lk
Keterangan: B = Beban yang diangkat (satuan newton)Lb = Jarak antara beban dengan titik tumpuF = Kuasa (gaya yang akan mengangkat beban) Lk = Jarak antara kuasa dengan titik tumpu Keuntungan mekanik tuasKeuntungan mekanik adalah keuntungan yang diperoleh dari pesawat sederhana. Dengan menggunakan tuas, beban kerja terasa lebih ringan. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan. Keuntungan mekanik dapat dihitung dengan rumus, yaitu: KM = B/f Keterangan: KM = Keuntungan mekanikB = Beban yang diangkat f = Kuasa (gaya yang mengangkat beban) Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.
Pesawat sederhana adalah alat bantu untuk memudahkan kerja atau usaha. Pesawat sederhana terdiri dari tuas (pengungkit), katrol, bidang miring, dan roda berporos.
Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang pesawat sederhana dan jenis-jenisnya. Di sekolah, materi pesawat sederhana dipelajari oleh siswa SMP kelas 8 dan siswa SMA kelas 10 atau 11. Nah, materi ini hadir untuk melengkapi penjelasan dari bapak/ibu guru. Hal-hal yang akan dibahas dalam materi ini adalah seputar pengertian pesawat sederhana, jenis-jenisnya, rumus umum, serta rumus keuntungan mekanisnya. Selain itu, kakak juga akan memberikan contoh peralatan dalam kehidupan sehari-hari yang menggunakan prinsip kerja pesawat sederhana. Baiklah, kita mulai saja materinya... Apa yang dimaksud dengan pesawat sederhana? Dalam ilmu fisika, pesawat sederhana adalah setiap alat yang dapat mempermudah pekerjaan manusia. Tujuan pesawat sederhana adalah melipatgandakan gaya atau kemampuan, mengubah arah gaya, dan memperbesar kecepatan. Bila kita mendengar kata pesawat, perhatian kita akan terpusat pada alat canggih buatan manusia, misalnya pesawat terbang, pesawat televisi, pesawat telepon, dan sebagainya. Benarkah yang disebut pesawat harus selalu peralatan yang rumit dan menggunakan teknologi tinggi? Untuk melakukan pekerjaan, kita dapat menggunakan tangan, kaki, atau bagian tubuh lainnya. Untuk pekerjaan ringan, seperti menulis, menyisir rambut, memakai baju, atau mandi, kita dapat melakukannya dengan mudah. Namun, untuk pekerjaan berat seringkali kita sulit melakukannya. Misalnya, mengangkat benda bermassa 100 kg, membelah batu, menggiling padi, dan sebagainya. Untuk memudahkan pekerjaan-pekerjaan berat, manusia biasanya menggunakan alat bantu. Alat-alat bantu yang memudahkan pekerjaan manusia disebut pesawat. Keuntungan menggunakan pesawat sederhana adalah memindahkan beban yang berat dengan gaya yang kecil. Berdasarkan uraian di atas, pesawat sederhana sangat banyak ragamnya, mulai dari yang sangat sederhana sampai yang sangat rumit. Mulai dari yang menggunakan teknologi sederhana sampai yang menggunakan teknologi tinggi. Pesawat terbang adalah salah satu contoh pesawat yang menggunakan teknologi tinggi. Kalau kita amati dengan seksama, pesawat yang rumit sebenarnya merupakan kumpulan dari beberapa pesawat sederhana.
Pesawat sederhana ada 4 jenis, yaitu tuas (pengungkit), katrol, bidang miring, dan roda berporos. Berikut ini kakak uraikan satu per satu:
Apa yang dimaksud dengan tuas? Tuas disebut juga dengan pengungkit. Dalam ilmu fisika, tuas (pengungkit) adalah pesawat sederhana yang terdiri dari sebuah batangan kokoh yang dapat berputar mengelilingi sebuah titik.
Berikut ini gambar skema sederhana sebuah tuas atau pengungkit:
Tuas (pengungkit) adalah suatu alat yang dapat digunakan untuk mempermudah melakukan usaha. Alat ini sering difungsikan sebagai alat bantu untuk mengangkat, memindahkan, atau mencongkel barang/benda. Dengan tuas (pengungkit), maka proses pemindahan barang membutuhkan energi yang lebih sedikit dibandingkan tanpa tuas (pengungkit).
Tuas adalah suatu alat yang memudahkan manusia dalam melakukan usaha/kerja tanpa mengurangi berat benda. Tuas atau pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya. Tuas (pengungkit) mempunyai tiga bagian utama, yaitu titik kuasa, titik tumpu, dan titik beban. Berikut ini penjelasan dari masing-masing bagian tersebut: Titik kuasa adalah bagian dari pengungkit yang diberi tenaga (gaya) agar benda terangkat. Gaya yang diberikan pada titik tersebut dinamakan gaya kuasa. Sementara itu, jarak dari titik kuasa ke titik tumpu disebut lengan kuasa.Titik tumpu (fulcrum) adalah titik di mana tuas (pengungkit) bertumpu (berpusat). Hakikatnya, titik ini adalah sebuah penyokong, atau kaki, yang ditempatkan sedemikian rupa sehingga memungkinkan sejumlah tekanan yang relatif kecil untuk mengangkat beban yang bobotnya relatif berat. Titik beban adalah titik tempat beban (beban atau barang yang akan dijungkit) bertumpu. Beban adalah gaya yang akan dikalahkan. Sementara itu, jarak dari titik beban ke titik tumpu disebut lengan beban. Prinsip kerja tuas (pengungkit) adalah memperbesar gaya angkat dengan cara memperpanjang lengan kuasa. Besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban bergantung pada perbandingan panjang lengan kuasa dan lengan beban:
Tuas (pengungkit) adalah pesawat sederhana dengan fungsi utama:
Tuas (pengungkit) jenis golongan kedua merupakan tuas dengan titik tumpu terletak antara titik beban dan titik kuasa atau titik tumpu terletak di antara dua beban. Contoh alat yang tergolong tuas jenis pertama adalah tang, papan jungkat jungkat, neraca sama lengan, dan gunting. Tuas (pengungkit) jenis golongan kedua merupakan tuas dengan titik beban terletak antara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh alat dalam kehidupan sehari-hari yang tergolong tuas jenis pertama adalah gerobak dorong roda satu, alat pemecah biji, dan alat pembuka tutup botol. Tuas (pengungkit) jenis golongan kedua merupakan tuas dengan titik kuasa terletak antara titik tumpu dan titik beban. Contoh alat dalam kehidupan sehari-hari yang tergolong tuas jenis ketiga adalah sekop dan pinset. Rumus pada tuas (pengungkit) jenis pertama, kedua, dan ketiga adalah sebagai berikut: w . lb = F . lk
w/F = lk/lb di mana, w = m . g Keterangan:
F = lb/lk . w w = lk/lb . F lk = w/F . lb lb = F/w . lk Keuntungan mekanis tuas (pengungkit) adalah perbandingan antara besar beban dan besar gaya yang dikeluarkan untuk mengimbangi beban atau perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban.Berdasarkan definisi di atas, maka rumus keuntungan mekanis (mekanik) tuas atau pengungkit adalah: KM = w/F atau KM = lk/lb Keterangan:
Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang bekerja dengan cara menambah jarak tempuh benda untuk memperkecil usaha. Bidang miring sering digunakan manusia untuk mempermudah usaha. Alat berfungsi untuk menghubungkan dua tempat dengan ketinggian yang berbeda. Bidang miring kebanyakan digunakan untuk membantu proses pemindahan benda. Bidang miring bisa mempermudah gerakan benda. Untuk memindahkan benda dari suatu tempat ke tempat yang lebih tinggi akan terasa berat jika langsung kita angkat. Namun, dengan bidang miring proses tersebut akan terasa lebih ringan. Prinsip kerja bidang miring adalah memperbesar atau menambah jarak untuk mengurangi usaha. Jarak tempuh benda ditambah dengan menggunakan permukaan datar dengan salah satu ujungnya dibuat lebih tinggi dengan sudut kemiringan tertentu di atas tanah. Benda akan digerakkan disepanjang permukaan tersebut sehingga posisinya berpindah dari posisi yang lebih rendah ke posisi yang lebih tinggi, atau sebaliknya. Besaran-besaran yang terlibat dalam perhitungan bidang miring adalah gaya (F), panjang lintasan (s), tinggi bidang miring (h), dan berat benda (w = m . g). Perhatikan gambar berikut ini: Berikut ini adalah rumus bidang miring beserta keterangan atau penjelasannya:
F = h/s . w, Karena, w = m . g, maka rumus di atas bisa ditulis dengan bentuk: F = h/s . m . g Keterangan:
Catatan: Jika pada soal tidak disebutkan secara langsung nilai percepatan gravitasi (g), maka gunakan nilai umum 10 m/s2. Rumus di atas merupakan rumus untuk mencari atau menghitung gaya pada bidang miring. Untuk mencari besaran lainnya, rumus tersebut cukup dibolak-balik. Berikut ini bentuknya: w = s/h . F s = w/F . h h = F/w .s Sebagai pesawat sederhana, bidang miring juga memiliki keuntungan mekanis (mekanik). Bidang miring memiliki keuntungan mekanis yang merupakan perbandingan antara berat beban dan gaya, atau perbandingan antara panjang dan tinggi bidang miring.Berdasarkan definisi di atas, maka rumus keuntungan mekanis (mekanik) bidang miring dituliskan dengan persamaan: KM = w/F atau KM = s/h Keterangan:
Apa yang dimaksud dengan katrol? Dalam ilmu fisika, katrol adalah roda yang berputar tetapi tidak berjalan yang berfungsi untuk menarik dan mengangkat benda. Katrol digunakan bersama-sama dengan tali atau rantai yang dilingkarkan di sekeliling alur katrol. Salah satu ujung diikatkan dengan beban yang akan ditarik atau diangkat, sedangkan ujung lainnya tempat gaya kuasa bekerja. Benda akan lebih mudah terangkat dengan katrol daripada tanpa katrol. Hal ini telah banyak dibuktikan dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh, penggunaannya pada sumur timba. Sekarang kakak tanya, lebih mudah mana menimba air di sumur tanpa katrol atau dengan katrol? Pasti semuanya akan menjawab lebih mudah menimba dengan katrol. Mengapa bisa begitu? Alasannya bisa diketahui dengan memahami prinsip kerja katrol.
Sebenarnya, prinsip kerja katrol sama dengan prinsip tuas (pengungkit). Perhatikan gambar di bawah ini:
Titik A adalah titik kuasa, B adalah titik tumpu, dan C adalah titik beban. Selain itu, katrol juga memiliki prinsip kerja yang hampir sama dengan roda dan poros. Bedanya adalah katrol mempunyai roda dan as yang tetap dan tidak berpindah-pindah, sedangkan roda ikut bergulir dan berpindah ke tempat yang lain. Katrol menempatkan beban di ujung tali sedangkan ujung tali yang lain digunakan untuk menarik beban tersebut. Pada saat menarik benda, arah gaya akan diubah. Benda yang harusnya diangkat ke atas dapat ditarik ke bawah dengan menggunakan katrol. Arah tarikan akan searah dengan arah gravitasi. Dengan memberikan gaya ke arah bawah, kerja kita terbantu oleh gaya berat tubuh kita yang juga berarah ke bawah. Akibatnya, kerja akan terasa lebih ringan. Katrol terdiri dari 3 jenis, yaitu katrol tunggal tetap, katrol bebas bergerak, dan katrol majemuk. Berikut ini penjelasannya:Katrol tetap tunggal adalah satu katrol yang ditambatkan pada tempat tertentu sehingga posisinya tetap. Katrol ini tidak dapat bergerak bebas. Tujuan katrol tetap adalah untuk mempermudah melakukan usaha dengan cara mengubah arah gaya, dan tidak berfungsi melipatgandakan besar gaya. Perhatikan gambar katrol tunggal tetap berikut ini:
w . lb = F . lk Karena lengan beban sama dengan lengan kuasa (lb = lk), maka gaya kuasa sama dengan beban yang diangkat, dirumuskan: F = w
KM = w/F atau KM = lk/lb = 1 Keterangan:
Katrol bebas bergerak adalah katrol yang tidak dipasang di tempat yang tetap sehingga dapat dipindah-pindahkan. Beban digantung pada bagian poros atau sumbu katrol dan dihubungkan dengan tali.
w . lb = F . lk Panjang lengan kuasa dua kali panjang lengan beban (lk = 2lb) atau lk/lb = 2. Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 2, artinya besar gaya kuasa sama dengan setengah dari gaya beban. Rumus keuntungan mekanis (mekanik) katrol bebas bergerak adalah: KM = w/F = 2 atau KM = lk/lb = 2 atau:F = 1/2 w Contoh katrol bebas bergerak dalam kehidupan sehari-hari adalah alat pengangkat peti kemas di pelabuhan. Katrol majemuk (sistem katrol) atau takal adalah gabungan dari beberapa katrol. Katrol majemuk dapat menggabungkan dua, tiga, atau empat katrol.
KM = w/F = n atau KM = lk/lb = n n = jumlah tali atau jumlah katrol Katrol majemuk dalam kehidupan sehari-hari digunakan untuk mengangkat beban-beban yang sangat berat. Semakin berat beban, semakin banyak katrol yang harus digunakan.Apa yang dimaksud dengan roda berporos? Dalam ilmu fisika, roda berporos adalah roda yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama.
Berdasarkan definisi di atas, maka rumus keuntungan mekanis (mekanik) roda berporos, dituliskan dengan persamaan: KM = Rroda/Rporos Keterangan:
Bidang miring sepanjang 2 m digunakan untuk menaikan box yang beratnya 5.000 N ke atas truk dengan gaya sebesar 2.500 N. Berapakah tinggi bak truk? Diketahui:
Penyelesaian: h = F/w . s = 2.500/5.000 . 2 = 1 m Jadi, tinggi bak truk tersebut adalah 1 meter. Bidang miring sepanjang 4 m digunakan untuk menaikan benda di ketinggian 1 m. Jika massa benda 60 kg berapa gaya dorong yang di perlukan? Diketahui:
Penyelesaian: F = h/s . m . g = 1/4 . 60 . 10 = 150 N Jadi, gaya dorong yang diperlukan untuk menaikkan benda adalah 150 N. Papan miring sepanjang 2,5 meter digunakan untuk jalur mendorong benda untuk dinaikkan ke tempat dengan ketinggian 1 meter. Jika gaya didorong 50 N. Hitunglah berat benda yang didorong. Diketahui:
Penyelesaian: w = s/h .F = 2,5/1 . 50 = 125 N Jadi, berat benda yang didorong adalah 125 N. Sebuah bidang miring ujung atasnya setinggi 1 meter dari alasnya, sedangkan panjang bidang miring tersebut 4 meter, berat benda yang akan dinaikkan 1.000 Newton. Berapakah besarnya gaya dorong yang di perlukan bila bidang miring tersebut di anggap licin? Diketahui:
Ditanyakan: Penyelesaian: F = h/s . w = 1/4 .1.000 = 250 N Jadi, besar gaya dorong yang diperlukan adalah 250 N. Sebuah benda yang beratnya 2.500 N dipindahkan ke suatu tempat yang tingginya 2 meter dengan menggunakan bidang miring. Jarak yang harus ditempuh benda adalah 8 meter. Anggap bidang miring itu licin. a. Berapakah usaha yang harus diberikan untuk mengangkat benda secara langsung? b. Berapakah gaya yang harus dilakukan jika melalui bidang miring? c. Berapakah keuntungan mekanis bidang miring itu? Diketahui:
Ditanyakan: a. W....? b. F....? c. KM...? Penyelesaian: a. Usaha yang diberikan untuk mengangkat benda secara langsung ke ketinggian 2 meter. W = F . h = w . h = 2.500 . 2 = 5.000 J, atau = 5 kJ Jadi, usaha yang diperlukan untuk mengangkat benda secara langsung adalah 5.000 Joule atau 5 kJ. b. Gaya yang harus dilakukan jika melalui bidang miring F = h/s . w = 2/8 . 2.500 = 625 N c. Keuntungan mekanis bidang miring KM = s/h = 8/2 = 4
Jadi, keuntungan mekanis bidang miring tersebut adalah 4. lb = 0,5 m lk = l - lb = 1,5 - 0,5 = 1 m Ditanyakan: F....? Penyelesaian: F = lb/lk . w = 0,5/1 . 1.200 = 600 N Jadi, gaya yang harus dikeluarkan untuk mengangkat batu tersebut adalah 600 N. Sebuah batu yang beratnya 900 N diangkat dengan tuas yang panjangnya 2 m. Jika lengan beban 50 cm dan titik tumpu berada di antara beban dan kuasa. Hitunglah! A. Gaya yang Diperlukan B. KM Diketahui: w = 900 N l = 2 m lb = 50 cm = 0,5 m lk = l - lb = 2 - 0,5 = 1,5 m Ditanyakan: A. F...? B. KM...? Penyelesaian: A. Gaya yang diperlukan (F)F = lb/lk . w = 0,5/1,5 . 900 = 300 N Jadi, gaya yang harus dikeluarkan untuk mengangkat batu tersebut adalah 300 N B. Keuntungan Mekanis (KM) KM = w/F = 900/300 = 3 Jadi, keuntungan mekanis (KM) tuas tersebut adalah 3. Sebuah katrol tetap digunakan untuk menimba air. Bila setiap timba air beratnya 100 N, berapa kuasa yang dibutuhkan?Diketahui: Ditanyakan: Penyelesaian: w/F = KM 100/F = 1 F = 100 . 1 F = 100 N Jadi, kuasa yang dibutuhkan untuk menimba air tersebut adalah 100 N. Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban sebesar 50 N. Jika lengan kuasanya 15 m. Berapakah gaya yang perlu dikeluarkan dan berapakah panjang lengan bebannya? Diketahui: Ditanyakan: a. F...? b. lb...? Penyelesaian:a. w/F = KM 50/F = 1 F = 50 . 1 F = 50 N Jadi, gaya yang dikeluarkan untuk mengangkat beban adalah 50 N. b. lk/lb = KM 15/lb = 1 lb = 15 . 1 lb = 15 m Jadi, panjang lengan beban katrol adalah 15 meter. Sebuah katrol bergerak digunakan untuk mengangkat beban. Jika gaya yang diperluan untuk mengangkat beban tersebut 196 N, berapakah massa beban jika g = 9,8 m/s2? Diketahui: Ditanyakan: Penyelesaian: F = 1/2 w w = 2 . F = 2 . 196 = 392 N w = m . g 392 = m . 9,8m = 392/9,8 = 40 kg Jadi, massa beban tersebut adalah 40 kg. Sebuah benda yang beratnya 2.000 N akan diangkat dengan katrol majemuk (takal). Jika gaya (kuasa) yang dikerjakan hanya 400 N, berapakah banyaknya katrol yang harus digunakan?Diketahui: Ditanyakan: Penyelesaian: n = w/F = 2.000/400 = 5 Jadi, jumlah katrol yang harus digunakan adalah 5 buah. Pesawat sederhana adalah alat bantu untuk memudahkan kerja atau usaha. Pesawat sederhana terdiri dari tuas (pengungkit), katrol, bidang miring, dan roda berporos. Gimana adik-adik, udah paham kan materi pesawat sederhana di atas? Jangan lupa lagi yah. Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat. Referensi:
Pesawat Sederhana: Jenis, Rumus, Keuntungan Mekanis (Soal) 2020-09-16T19:13:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Afdan Fisika |
Tuas yang memiliki nilai keuntungan mekanis berapa yang menguntungkan manusia
Pos Terkait
Copyright © 2024 kemunculan Inc.
