Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika
Lihat Foto

DOKUMENTASI PT Piaggio Indonesia

Jalan berliku dan mendaki dengan aspal mulus menghitam menemani perjalanan turing PT Piaggio Indonesia menjelajahi Pulau Lombok selama tiga hari, sejauh lebih dari 300 kilometer.

KOMPAS.com - Bidang miring adalah alat bantu yang permukaannya dibuat miring.

Bidang miring ini mampu mempermudah pekerjaan kita. Mengangkat barang menggunakan bidang miring lebih mudah dibandingkan dengan mengangkatnya langsung.

Diambil dari situs Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia, definisi bidang miring merupakan suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut.

Namun, sudut yang dimaksud bukan sudut tegak lurus terhadap permukaan horizontal.

Salah satu bidang miring tersebut adalah tangga. Jika kita menaiki tangga yang curam tentu akan merasa lebih berat dan memerlukan tenaga yang besar.

Namun jika menaiki tangga yang landai (sedikit miring) akan terasa lebih ringan dan memerlukan tenaga yang lebih kecil.

Baca juga: Katrol: Pengertian, Jenis, dan Prinsip Kerja

Semakin landai kemiringan suatu bidang, maka semakin kecil tenaga yang dikeluarkan. Semakin panjang bidang miring, maka tenaga yang dikeluarkan semakin kecil.

Contoh lain dari bidang miring, seperti jalan berkelok pada bukit.

Umumnya, daerah pegunungan memiliki jalan yang miring dan berkelok-kelok. Jalan di pegunungan tentu menggunakan prinsip bidang miring.

Hal ini agar dapat dilalui mobil dan motor dengan mudah.

Sekrup juga menggunakan prinsip bidang miring. Di sekitar sekrup terdapat lintasan-lintasan berputar miring.

Lintasan tersebut memudahkan sekrup menembus papan. Hal ini juga berlaku sama untuk paku. Setiap paku memiliki mata runcing yang miring, sehingga mudah menembus papan.

Baca juga: Tuas: Pengertian, Jenis, dan Prinsip Kerja

Prinsip kerja bidang miring

Untuk mengangkat beban yang berat (B) ke tempat yang tinggi (h) diperlukan kerja sebesar W = B x h.

Sedangkan untuk menentukan besaran usaha yang dihitung dengan panjangnya bidang miring menggunakan rumus:

W = F x s

Keterangan:

B = berat beban (satuan newton)h = tinggi (satuan meter)s = panjang lintasan miring (satuan meter)

F = gaya kuasa untuk mengangkat beban (satuan newton)

Alat bantu kerja bidang miring

Dalam kehidupan sehari-hari, prinsip bidang miring juga digunakan dalam alat bantu kerja, di antaranya:

Baji

Baji adalah benda keras yang terbuat dari batu atau logam. Dibuat cukup tebal pada salah satu ujungnya dan ujung lain dibuat cukup tipis.

Sehingga bagian ujung baji menjadi lebih tajam. Pada zaman dahulu, baji digunakan untuk membelah kayu atau memotong hewan.

Baca juga: Pesawat Sederhana dan Jenisnya

Zaman modern

Di zaman modern cukup banyak peralatan rumah tangga yang dibuat menyerupai baji, seperti:

  1. Kapak, digunakan untuk membelah atau memotong kayu
  2. Pahat, digunakan oleh tukang ukir untuk membuat patung
  3. Paku digunakan untuk menyambung atau menempelkan benda
  4. Pisau, digunakan untuk memotong

Keuntungan mekanik bidang miring

Keuntungan mekanik bidang miring yang menggunakan bidang miring tentu meringankan beban kerja.

Keuntungan yang diperoleh jika menggunakan bidang miring disebut keuntungan mekanik bidang miring.

Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.

Keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung dengan rumus:

KM = B/F = s/h

Keterengan:

KM =Keuntungan mekanikB = beban

F = kuasa

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.

Artikel ini membahas tentang apa itu katrol dan keuntungan mekanis katrol.

Apakah lo pernah penasaran bagaimana caranya timbaan sumur bekerja? Atau bagaimana cara bendera upacara dapat naik hanya dengan ditarik dari bawah oleh petugas upacara? Hal-hal tersebut akan dibahas di artikel ini dalam materi katrol.

Sebelum itu, seperti biasa, ada beberapa hal yang perlu lo ketahui dulu, yakni pesawat sederhana. Apa Itu Pesawat Sederhana?

Pesawat sederhana (simple machine) adalah alat yang bisa mempermudah kehidupan manusia. Tetapi perlu diingat, pesawat sederhana ini berlaku untuk sesuatu yang sederhana saja. Konsep dari pesawat sederhana itu mengubah besar atau arah gaya ya. 

Apa Itu Katrol?

Menurut Bahan Belajar Mandiri Konsep Dasar Fisika, katrol (pulley) adalah sebuah pesawat sederhana (simple machine) yang terdiri dari roda atau piringan beralur yang dikelilingi oleh tali atau kabel. Ada titik tumpu, titik kuasa, dan titik beban. Bisa dilihat dari gambar di bawah ini.

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika
dok. Penulis by Canva

Mungkin lo bertanya-tanya, gimana sih penerapan katrol dalam kehidupan sehari-hari? Lo bisa lihat penerapan materi katrol ketika lo ingin mengangkat benda dari bawah ke atas, menimba air dari dalam sumur, dan mengerek bendera saat upacara.

Untuk melihat konsep dan cara kerja katrol, bisa cek gambar di bawah ini.

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika
dok. Penulis by Canva

Jika benda 3 kg ingin diangkat ke atas, maka butuh gaya yang besarnya sebesar berat benda atau bebannya.

F = W = Massa x Gravitasi = 3 x 10 = 30 N

Dari contoh gambar di atas, didapatkan bahwa gaya tarik yang dibutuhkan sebesar F = 30 N juga. Walaupun gayanya sama besar, bukan berarti tidak ada gunanya. Coba bayangkan, itu si benda harusnya kalau mau naik ke atas, kita bisa tarik ke atas kan, tetapi dengan katrol, enggak perlu tuh naik dulu ke atas baru menarik bendanya, karena kita bisa menariknya ke bawah, itu berarti menguntungkan karena mengubah arah gaya. Mirip seperti pepatah di film Dilan, untuk menarik ke atas itu berat, kamu enggak akan kuat! Biar katrol saja~ 

Rumus katrol

W x lengan beban = F x lengan kuasa

W = beban (N)

F = gaya (N)

Alasan mengapa katrol ini disebut pesawat sederhana adalah karena dapat mengubah arah gaya. Katrol juga bisa mengubah besar gaya, tetapi jika disusun katrolnya. Misalnya, katrolnya lebih dari 1, maka besar gayanya (F) lebih kecil daripada beban (W). 

Katrol dibedakan menjadi tiga sesuai dengan susunan tali dan rodanya, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk. Tanpa lama-lama, gue akan langsung memberi tahu bagaimana cara mencari keuntungan mekanis katrol. 

Keuntungan Mekanis

Keuntungan mekanis (mechanical advantage) itu berfokus kepada besar gaya. Contohnya, jika bebannya 100 N tetapi hanya butuh gaya 70 N, berarti itu disebut untung, nah itulah yang disebut keuntungan mekanis. Kalau keuntungan mekanisnya hanya 1, berarti enggak untung-untung banget, bisa jadi arahnya saja yang berubah tetapi besarnya enggak berubah. Sedangkan kalau keuntungan mekanisnya lebih dari 1, berarti bebannya dapat diangkat lebih besar daripada gayanya.

KM = Keuntungan Mekanis

W = Beban (N)

F = Gaya (N)

Keuntungan Mekanis Katrol Tetap (Tidak Bergerak)

Untuk katrol tetap atau tidak bergerak, berat dari bebannya (karena talinya nyambung) akan sama dengan gaya yang harus dikerjakan.

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika

dok. Buku IPA Guru Kelas 5 SEQIP

F = W

Berarti, keuntungan mekanisnya adalah 1.

Katrol Bebas/Bergerak

Dalam katrol bebas, karena gayanya melawan beban dan ada dua tali (P) yang di kiri dan kanan besarnya sama karena talinya sama sehingga dua gaya ke atas adalah 2P. 

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika

dok. Buku IPA Guru Kelas 5 SEQIP

2P = W

2F = W

Berarti, keuntungan mekanisnya = W / F = 2F / F = 2.

Katrol Majemuk 

Yang harus diingat adalah semakin banyak katrolnya, maka keuntungan mekanisnya semakin besar. Kita harus menghitung tali-tali yang melawan beban (W) dan bebannya harus dilawan gaya ke atas. Berikut adalah contoh yang tali-talinya lebih dari dua.

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika

dok. Buku IPA Guru Kelas 5 SEQIP

Contoh di atas ini tali penyangganya ada dua, maka dari itu, KM nya sama dengan katrol bergerak, yaitu dua.

Keuntungan mekanik dapat menjadi lebih besar jika

dok. Buku IPA Guru Kelas 5 SEQIP

Nah, kalau yang di atas ini ada 4 tali penyangga yang melawan beban, jadinya W = 4P

4F = W

KM = W / F = 4

Contoh Soal dan Pembahasan

  1. Jika ada sebuah katrol tetap memiliki beban sebesar 80N dengan tali penyangga sebanyak 4, berapakah gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut?

Ditanyakan -> F

Diketahui -> W = 80 N

4P = W

4F = W

4F = 80 N

F = 20 N

  1. Sebuah katrol bergerak dengan mengangkat gaya sebesar 200N, berapakah massa bebannya dan keuntungan mekanisnya?

Ditanyakan -> M dan KM

Diketahui -> F = 200 N

Dijawab -> F = ½ W

200 = ½ W

W = 200 x 2 = 400 N

KM = W / F = 400 / 200 = 2

Yow, gimana penjelasan mengenai katrol dan keuntungan mekanisnya? Apakah membantu lo memahami materi ini? Jika ada kritik dan saran, bisa disampaikan di kolom komentar di bawah ini. Lo bisa menonton video penjelasannya di sini.

Referensi:

Bahan Belajar Mandiri 5: Pesawat Sederhana. Direktori Universitas Pendidikan Indonesia. Diakses pada tanggal 5 September 2021

Lo bisa juga baca artikel lain di bawah ya!