Pesawat Sederhana

Oleh : Pak JG

​

​Pesawat Sederhana

Multiple Choice

Pilih kelas yang sesuai

• 8-1

• 8-2

• 8-3

• 8-4

BAB II USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA

II.Usaha
II.1. Pengertian Usaha

Dalam kehidupan sehari-hari, usaha mempunyai arti yang luas yaitu segala sesuatu yang dikerjakan pada
suatu benda.
Misalnya : kuda menarik gerobak, Toni mendorong meja.

Dalam fisika usaha didefinisikan sebagai perkalian antara besar gaya yang menyebabkan benda berpindah
dengan besar perpindahan benda yang searah dengan arah gaya itu.

Usaha = gaya x perpindahan

Dimana :
W = usaha (Nm atau J)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)

Ex :
Seorang anak mendorong meja dengan gaya 10 N kekanan sehingga meja bergerak sejauh 2 m. Berapakah
usaha yang dilakukan anakntersebut?

Dik : F = 10 N
s = 2 m
Dit : W
Jawab : W = F . s

= 10 N . 2 m

= 20 Nm = 20 J

II.2. Usaha oleh beberapa gaya

Misalkan pada suatu benda bekerja n gaya yang masing-masig melakukan usaha sebesar W1, W2, W3, …, Wn.
Usaha total gaya-gaya ini sama dengan jumlah usaha yang di lakukan oleh masing-masing gaya




Ex :

Tiga anak saling mendorong meja, dua anak mendorong meja dengan gaya asing-masing 20 N ke kanan dan
seorang anak mendorong meja kekiri dengan gaya 30 N. Jika meja bergeser ke kanan sejauh 2 m, berapakah
kerja total ketiga anak tersebut?

Dik : F1 = F2 = 20 N kekanan
F3 = 30 N kekiri
S = 2 m kekanan
Dit ; Wtotal
Jawab :

W total = (F1 + F2 – F3) . s

= (20 + 20 – 30) . 2

= 10 . 2 = 20 Nm = 20 J

Dalam fisika, pesawat sederhana adalah segala jenis perangkat yang hanya membutuhkan satu gaya untuk
bekerja. Kerja terjadi sewaktu gaya diberikan dan menyebabkan gerakan sepanjang suatu jarak tertentu.
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 keduanya disebut keuntungan mekanik.

Secara tradisional, pesawat sederhana terdiri dari:

1.Tuas atau pengungkit

Tuas adalah pesawat sederhana yang berbentuk
batang keras sempit yang dapat berputar di sekitar
satu titik.

W = F . s

W = W1 + W2 + W3 + …,+ Wn

Besarnya usaha untuk mengungkit bebas

lb

lk kuasa (F)

Beban (W)

Dimana :

F = kuasa (N)

W = beban (N)

lk = lengan kuasa

lb = lengan beban

Macam – macam tuas

a.Tuas kelas pertama

Tuas kelas pertama titik tumpu berada diantara kuasa dan beban.

b.Tuas kelas kedua

Tuas kelas kedua kuasa dan beban berada pada sisi yang sama dari titik tumpu dan
beban lebih dekat ketitik tumpu daripada kuasa.

c.Tuas kelas ketiga

Tuas kelas ketiga kuasa dan beban berada pada sisi yang sama dari titik tumpu dan
kuasa lebih dekat ktitik tumpu daripada beban.

2.Bidang miring

Bidang miring adalah suatu permukaan miring yang penampangnya
berbentuk segitiga, dan dpat digunaan sebagai pesawat sederhana.

Perhitungan bidang miring

h s F

W

a. Baji
Baji adalah pesawat sederhana yang prinsip kerjanya sama dengan bidang miring. Baji merupakan dua
bidang miring yang disatukan.

Baji terbuat dari bahan keras, misalnya besi atau baja. Baji digunakan untuk membelah kayu, membelah
batu, atau benda keras lainnya. Semakin tipis bentuk baji, semakin mudah kerja yang dilakukan. Contoh
alat-alat yang sering di jumpai yang menggunakan prinsip baji.

Keuntungan mekanis = beban = W

kuasa F

Wmasukan = Wkeluaran
WF = WW
F . lk = W . lb

Keuntungan mekanis = beban = W

kuasa F

Keuntungan mekanis = panjang = s

tinggi h

b. Sekrup

Sekrup adalah alat yang digunakan untuk memudahkan kerja. Sekrup merupakan bidang miring yang
dililitkan pada sebuah tabung sehingga lilitannya berbentuk spiral. Jarak antara ulir-ulir lilitan sekrup
disebut interval sekrup. Untuk membuktikan bahwa sekrup merupakan penerapan bidang miring.
Pesawat sederhana yang sering kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari yang prinsip kerjanya
berdasarkan sekrup adalah dongkrak mobil mekanik, paku ulir, dan baut.

A

B

C

Prinsip kerja sekrup digunakan pada (a) baut, (b) paku ulir, dan (c) dongkrak.

3.Katrol

Katrol adalah mesin sederhana yang terdiri dari sebuah roda beralur dimana seutas
tali atau rantai dapat bergerak ulang-alik.

Katrol Tetap
Katrol tetap adalah suat katrol yang penggeraknya (katrolnya) tidak berpindah, tetapi
hanya berputar saja.

Pada katrol dibawah ini titik pusat katrol (titik O) dianggap sebagai titik peumpu,
panjang AO sebagai lengan kuasa dan BO sebagai lengan beban.

Jadi pada katrol tetap berlaku :

A B

O

F

W

Kentungan mekanik :

Karena dalam karol tetap F = W maka keuntungan mekaniknya adalah satu

Katrol Bergerak

Katrol bergerak adalah suatu katrol yag penggeraknya (karolnya) ikut bergerak bersama beban.

F

B O A






W

F = W . lb = W . BO
lk AO

Karena AO = BO maka :
F = W

Keuntungan mekanik = W
F

Pada katrol bergerak benda yang aka diangkat digantungkan pada poros
katrol. Pada katrol bergerak titik tumpunya adalah titik B. AB dianggap
sebagai lengan kuasa dan AO sebagai lengan bebannya. Berlaku :

F = W . lb = W . AO
lk AB

AO adalah jari jari katrol dan AB adalah diameternya, maka AB = 2 AO.

Karena dalam katrol bergerak F = ½ W. maka keuntungan mekaniknya
adalah dua.

Katrol Takal
Takal adalah katrol majemuk yang terdiri atas katrol-katrol tetap dan katrol-katrol
bergerak. Takal biasa digunakan untuk mengangkat beban yang berat. Takal dapat
menggunakan dua katrol di mana satu sebagai katrol tetap dipasang di atas dan
satu lagi sebagai katrol bergerak. Takal juga dapat menggunakan tiga atau empat
katrol.
Perhatikan gambar disamping! Keuntungan mekanik tergantung jumlah katrol dan
tali yang menanggung beban.

4. Gigi Roda
Gigi roda merupakan contoh pesawat sederhana. Gigi roda banyak digunakan pada mesin-mesin mobil,
sepeda motor, dan sepeda. Pernahkah kamu memperhatikan ketika kamu naik sepeda? Ketika kamu

melewati tanjakan, sepeda kamu akan terasa berat. Hal ini dikarenakan tarikan gaya
gravitasi yang bekerja pada badan dan sepedamu. Sepeda masa kini telah dilengkapi
dengan gigi roda yang lebih dari satu. Gigi roda ini berfungsi meningkatkan atau
menurunkan putaran. Ketika sepeda akan melewati tanjakan, kamu pasti
memindahkan gigi roda belakang sedemikian rupa sehingga rantai akan terhubung
dengan gigi roda yang paling besar. Gigi roda depan yang berhubungan langsung
dengan pedal tempat mengayuh pun diubah sedemikian rupa sehingga rantai akan

terhubung pada gigi roda yang paling kecil. Hal ini mengakibatkan laju sepeda akan melambat, tetapi kamu
akan merasakan kayuhan kakimu menjadi ringan. Sehingga dengan gaya sama seperti digunakan untuk
mengayuh sepeda pada jalan datar, kamu dapat melewati tanjakan