MATERI IPA SMP KELAS 8 (VIII): USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA

Sahabat belajaripa.com yuk kita belajar lagi.

Pernahkah kamu melihat orang yang mengangkut kelapa sawit atau barang-barang yang berat dengan menggunakan gerobak dorong? Tahukah kamu, ternyata dengan menggunakan gerobak dorong, memindahkan barang yang berat lebih mudah daripada mengangkat dengan tangan. Mengapa demikian? Agar memahaminya, ayo kita pelajari materi tentang usaha dan pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari dengan penuh semangat!

USAHA

USAHA adalah hasil kali antara gaya dan jarak yang ditempuh.

W = F S

Semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Berdasarkan pernyataan tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha (W) ditentukan oleh besar gaya yang diberikan pada benda (F) dan besar perpindahannya ⍋S). 

Contoh Soal :

Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok !

Diketahui	Jawab
Diketahui : W = 680 joule F = 40 Newton Ditanyakan : S?	W = F.S S  = W  = 680  = 17 meter F 40

PESAWAT SEDERHANA

Pesawat sederhana bukan pesawat terbang yang sederhana tapi adalah jenis alat atau teknologi yang dapat mempermudah pekerjaan manusia. 

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. Contohnya komputer, mobil, dan sepeda. Ada 3 jenis pesawat sederhana, yaitu bidang miring, tuas, dan katrol.

Manfaat dari pesawat sederhana adalah untuk mempermudah pekerjaan manusia. Alat-alat yang dapat membantu manusia melakukan suatu usaha disebut pesawat sederhana. Ada beberapa jenis pesawat sederhana yang sering digunakan dalam sehari-hari, misalnya katrol, roda berporos, bidang miring, pengungkit (tuas). Berikut ini akan disebutkan beberapa jenis pesawat sederhana yang ada di sekitarmu. Selain itu, akan dijelaskan pula keuntungan mekanik dari penggunaan pesawat sederhana. Akan tetapi, tidak semua pesawat sederhana dapat menggandakan gaya. Keuntungan mekanik (KM) adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali pesawat menggandakan gaya.

Jenis Pesawat Sederhana

a. Katrol

Katrol adalah Sebuah roda yang sekelilingnya diberi tali dan dipakai untuk mempermudah pekerjaan manusia. Berdasarkan jumlah katrol yang digunakan, pesawat sederhana dibedakan menjadi sistem katrol tunggal, sistem katrol ganda, dan sistem katrol banyak (majemuk/takal).

Katrol Tetap

Saat mengambil air dari sumur menggunakan timba, jika tali yang terhubung pada katrol ditarik ke bawah, maka secara otomatis timba berisi air akan terkerek ke atas. Keuntungan mekanik katrol tetap sama dengan 1. Jadi, katrol tetap tunggal tidak menggandakan gaya kuasa atau dengan kata lain gaya kuasa sama dengan gaya beban.

KM =	W	=	Lk	= 1
	F		Lb

Katrol Bebas Tunggal

Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi setengah dari gaya beban. Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas. Keuntungan mekanik dari katrol bebas lebih besar dari 1. Pada kenyataannya nilai keuntungan mekanik dari katrol bebas tunggal adalah 2. Hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N.

KM =	W	=	Lk	= 2
	F		Lb

Katrol Gabungan/Majemuk

Agar gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diperlukan katrol majemuk. Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu. Katrol majemuk biasa digunakan dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat. Keuntungan mekanik dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban.

KM =	W	=	Lk	= n (jumlah katrol)
	F		Lb

b. Roda Berporos

Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memiliki dua roda dengan ukuran berbeda yang berputar bersamaan. Gear pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos. Gaya kuasa biasanya bekerja pada roda yang besar, gaya beban bekerja pada roda yang lebih kecil. Roda berporos memiliki fungsi untuk mempercepat gaya. Selain gear sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah kursi roda, mobil, dan sepatu roda.

c. Bidang Miring

Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memudahkan gerak benda. Contoh dari bidang miring selain tangga adalah sekrup dan pisau. Keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung dengan membagi jarak kuasa dengan jarak beban.

Jika tinggi bidang miring h, panjang bidang miring l, berat benda yang dinaikkan melalui bidang miring, dan gaya yang digunakan untuk memindahkan benda itu sebesar F maka keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.

KM =	Gaya beban
	Gaya kuasa

KM =	Panjang Bidang Miring	=	l
	Ketinggian		h

d. Pengungkit (Tuas)

Pengungkit yaitu pesawat sederhana yang dibuat dari sebatang benda yang keras (seperti balok kayu, batang bambu, atau batang logam) yang digunakan untuk mengangkat atau mencongkel benda. Contoh alat-alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkatjungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya. Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehingga keuntungan menggunakan tuas adalah gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan.

Besarnya gaya yang dihasilkan bergantung pada panjang lengan gaya dan panjang lengan beban. Makin besar perbandingannya, makin besar pula gaya ungkit yang dihasilkan. Cara menghitung keuntungan mekaniknya dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban.

Perbandingan beban yang diangkat dan kuasa yang dilakukan disebut keuntungan mekanis, dirumuskan sebagai berikut:
Apabila F_b x L_b = F_k x L_k, maka :

KM =	Fb	=	Lk
	Fk		Lb

KM = keuntungan mekanis
F_b = gaya beban
F_k = gaya kuasa
L_k = lengan kuasa
L_b = lengan beban

Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Otot dan Rangka Manusia
Otot dan rangka bekerja bersama-sama pada saat seseorang melakukan gerakan. Hal ini seperti setiap bagian yang terdapat pada sepeda akan bekerja bersama-sama ketika sepeda tersebut bergerak.

Pada saat melakukan suatu aktivitas, otot, tulang, dan sendi akan bekerja bersama-sama. Prinsip kerja ketiganya seperti sebuah pengungkit, di mana tulang sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau relaksasi otot memberikan gaya untuk menggerakkan bagian tubuh.

Baca juga: SOAL DAN KUNCI JAWABAN MATERI PESAWAT SEDERHANA KELAS VIII