Friday, June 12, 2026

Pesawat Sederhana

Pertanyaan Pemantik:

"Pernahkah kalian menggunakan tangga untuk mengambil barang di tempat yang tinggi, atau menggunakan gunting untuk memotong kertas? Apakah alat-alat tersebut benar-benar membantu kita melakukan pekerjaan dengan lebih mudah?"

Tangga dan gunting merupakan contoh pesawat sederhana, yaitu alat-alat yang digunakan manusia untuk mempermudah dalam melakukan kerja atau usaha.

Manfaat Pesawat Sederhana:
  • Meningkatkan efisiensi pekerjaan (tanpa mengubah nilai usaha total)
  • Mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan beban
  • Mengubah arah gaya agar lebih sesuai dengan kebutuhan

1. Tuas atau Pengungkit

Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk mempermudah usaha dengan cara mengalikan gaya yang diberikan. Pengungkit bekerja berdasarkan prinsip momen gaya, yaitu menggunakan sebuah batang yang dapat berputar terhadap suatu titik tumpu (fulkrum).

Prinsip Kerja Tuas

Prinsip Kerja Tuas

Rumus Kesetimbangan Tuas:
Rumus Tuas
Keterangan:
  • F = gaya kuasa (Newton)
  • Lf = lengan kuasa (meter)
  • W = beban (Newton)
  • Lw = lengan beban (meter)
Keuntungan Mekanik (KM):

Keuntungan mekanik adalah perbandingan antara beban yang diangkat dengan gaya kuasa yang diberikan, atau perbandingan lengan kuasa terhadap lengan beban.

Rumus Keuntungan Mekanik
Jenis-Jenis Tuas:
Tiga Jenis Tuas

Posisi Titik Tumpu, Beban, dan Kuasa pada 3 Jenis Tuas

Tuas Jenis I

Kuasa → Tumpu → Beban

Titik tumpu berada di antara kuasa dan beban.

KM ≥ 1 atau ≤ 1

Contoh: Gunting, tang, jungkat-jungkit, linggis.

Tuas Jenis II

Kuasa → Beban → Tumpu

Titik beban berada di antara kuasa dan titik tumpu.

KM > 1 (Selalu menguntungkan)

Contoh: Gerobak dorong, pembuka botol, pemecah biji.

Tuas Jenis III

Beban → Kuasa → Tumpu

Titik kuasa berada di antara beban dan titik tumpu.

KM < 1 (Tidak menguntungkan gaya, tapi menguntungkan jarak)

Contoh: Pinset, pancing, sapu, cangkul.

Soal Latihan Tuas
  1. Perhatikan gambar berikut!
    Soal Tuas 1
    Jika panjang pengungkit pada tuas di atas adalah 1,2 m, tentukan gaya minimal yang dikerjakan pada titik kuasa untuk mengangkat beban sehingga tuas menjadi seimbang, kemudian hitunglah keuntungan mekanisnya! (g = 10 m/s²)
  2. Perhatikan gambar pesawat sederhana berikut!
    Soal Tuas 2
    Diketahui panjang tuas adalah 70 cm, tentukan nilai gaya F agar posisi tuas seimbang tampak seperti gambar di atas! (g = 10 m/s²)

2. Katrol

Katrol merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang berfungsi untuk mengubah arah gaya atau mengurangi gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban. Katrol terdiri dari roda dengan alur yang dililit tali, rantai, atau kabel untuk memindahkan benda.

Jenis-Jenis Katrol

Tiga Jenis Utama Katrol

Katrol Tetap
  • Katrol dipasang tetap pada suatu tempat sehingga tidak bergerak saat digunakan.
  • Berfungsi mengubah arah gaya tanpa memperbesar keuntungan mekanis.
  • KM = 1
  • Contoh: Katrol pada sumur timba tradisional dan tiang bendera.
Katrol Bergerak
  • Katrol ikut bergerak bersama beban.
  • Berfungsi mengurangi gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban.
  • KM = 2
  • Gaya yang diperlukan hanya sekitar setengah dari berat beban.
  • Contoh: Alat pengangkat barang di gudang.
Katrol Majemuk (Takal)
  • Merupakan gabungan katrol tetap dan katrol bergerak.
  • Berfungsi mengurangi gaya yang diperlukan secara lebih signifikan.
  • KM = n (jumlah tali penopang)
  • Semakin banyak tali penopang, semakin besar keuntungan mekanisnya.
  • Contoh: Crane (alat berat) dan katrol pada kapal layar.
Soal Latihan Katrol
  1. Perhatikan 3 susunan katrol berikut!
    Soal Katrol
    Jika diketahui nilai beban 60 kg dan g = 10 m/s², tentukan nilai gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban pada masing-masing susunan!

3. Bidang Miring

Bidang miring adalah jenis pesawat sederhana dengan cara mengurangi gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda. Prinsip dasarnya yaitu dengan memperpanjang jarak tempuh sehingga gaya yang diperlukan menjadi lebih kecil, meskipun total usaha tetap sama.

Prinsip Bidang Miring

Prinsip Kerja Bidang Miring

Keuntungan Mekanik Bidang Miring:
Rumus KM Bidang Miring
Keterangan:
  • s = panjang bidang miring (meter)
  • h = tinggi bidang miring (meter)
Contoh Penerapan:

Tangga, jalan berkelok pada pegunungan, pisau, kapak, sekrup, dan baut.

Soal Latihan Bidang Miring
  1. Perhatikan bidang miring berikut!
    Soal Bidang Miring
    Tentukan nilai gaya (F) yang diperlukan untuk mendorong beban ke atas bidang miring tersebut!

4. Roda Berporos

Roda berporos bekerja berdasarkan prinsip mekanika rotasi, di mana gaya yang diberikan pada roda akan menghasilkan gerakan rotasi pada poros yang terhubung secara langsung.

Roda

Bagian yang berbentuk lingkaran dan berputar mengelilingi poros. Umumnya memiliki diameter lebih besar daripada poros.

Fungsi:
  • Mengurangi gesekan antara benda dan permukaan.
  • Mempermudah pergerakan atau perpindahan benda.
Poros

Bagian yang menjadi pusat rotasi roda. Umumnya berbentuk silinder yang terhubung langsung dengan roda.

Fungsi:
  • Menjadi titik tumpu atau pusat putaran roda.
  • Menopang roda agar dapat berputar dengan stabil.
Keuntungan Mekanik Roda Berporos:
Rumus KM Roda Berporos

Semakin besar perbandingan antara jari-jari roda dan poros, semakin besar keuntungan mekanisnya, sehingga gaya yang diperlukan menjadi lebih kecil.

Roda Gigi (Gear):

Roda gigi merupakan bentuk modifikasi dari roda berporos yang saling berkaitan. Digunakan untuk:

  1. Meneruskan gerak dan gaya dari satu bagian ke bagian lain.
  2. Mengubah arah gerak.
  3. Mengubah kecepatan atau torsi (putaran gaya).
Soal Latihan Roda Berporos
  1. Sebuah troli belanja memiliki roda dengan jari-jari 20 cm dan poros dengan jari-jari 2 cm. Tentukan:
    1. Keuntungan mekanis dari sistem roda berporos pada troli tersebut!
    2. Gaya yang diperlukan untuk mendorong troli jika menggunakan sistem roda berporos, dibandingkan jika seseorang harus menyeret troli tanpa roda dengan gaya gesek 50 N!

Ringkasan

Kesimpulan:

Pesawat sederhana adalah alat yang mempermudah usaha dengan mengurangi gaya yang dibutuhkan, mengubah arah gaya, atau meningkatkan efisiensi. Terdapat 4 jenis utama: Tuas (berdasarkan posisi tumpu, beban, kuasa), Katrol (tetap, bergerak, majemuk), Bidang Miring (memperpanjang jarak untuk mengurangi gaya), dan Roda Berporos (memanfaatkan perbedaan jari-jari). Semua pesawat sederhana mematuhi prinsip Keuntungan Mekanik (KM), di mana usaha yang dilakukan tetap sama, tetapi gaya yang diperlukan menjadi lebih kecil.

SOAL LATIHAN

Pilihlah satu jawaban berikut ini yang paling tepat!

Link : Lembar Jawab

  1. Pernyataan berikut yang tidak benar tentang pesawat sederhana adalah ....
    1. Pesawat sederhana dapat mengubah arah dimana gaya harus dikerjakan
    2. Pesawat sederhana dapat mengubah arah gaya yang harus dikerjakan
    3. Pesawat sederhana dapat mengubah besar gaya yang harus dikerjakan
    4. Pesawat sederhana dapat meningkatkan usaha yang harus dikerjakan
  1. Seorang anak ingin mengangkat batu besar dengan tongkat kayu dan batu kecil sebagai titik tumpu. Agar lebih mudah, sebaiknya posisi titik tumpu berada ....
    1. tepat di tengah antara anak dan batu besar
    2. dekat dengan anak
    3. dekat dengan batu besar
    4. tidak berpengaruh
  1. Seorang siswa menggunakan pengungkit untuk mengangkat beban. Pengungkit tersebut memiliki panjang 2 meter, dengan jarak antara titik tumpu dan beban adalah 0,5 meter. Berapakah keuntungan mekanis dari pengungkit tersebut?
    1. 3
    2. 4
    3. 6
    4. 8
  1. Pernyataan mana yang benar tentang penggunaan tuas?
    1. Tuas selalu mengurangi total usaha yang diperlukan untuk mengangkat beban.
    2. Tuas hanya mengubah arah gaya, tetapi tidak mengurangi usaha.
    3. Tuas dapat mengurangi gaya yang diperlukan, tetapi total usaha tetap sama.
    4. Semakin besar keuntungan mekanis, semakin kecil total usaha yang dilakukan.
  1. Beban pada suatu tuas berjarak 20 cm dari titik tumpu dengan kuasa 150 N dalam keadaan seimbang seperti gambar berikut.

    2. Jika titik tumpu digeser sejauh 10 cm mendekati beban, maka yang harus dilakukan agar tuas tetap seimbang adalah ….

    1. menggeser kuasa sejauh 30 cm mendekati titik tumpu
    2. menggeser kuasa sejauh 20 cm mendekati titik tumpu
    3. menambah kuasa sebesar 90 N
    4. mengurangi kuasa sebesar 60 N
  1. Berikut ini merupakan neraca lengan sederhana.

    2. Massa benda P, Q dan R berturut-turut adalah 150 g, 45 g, dan 120 g. Jarak A-O adalah 60 cm dan O-B adalah 80 cm. Agar sistem setimbang maka benda R harus diletakkan pada garis O-B sejauh ....

    1. 10 cm dari O
    2. 20 cm dari O
    3. 35 cm dari B
    4. 45 cm dari B
  1. Apa perbedaan utama antara katrol tetap dan katrol bergerak?
    1. Katrol tetap mengubah arah gaya, katrol bergerak mengurangi besar gaya
    2. Katrol tetap memperbesar gaya, katrol bergerak memperkecil gaya
    3. Keduanya memperbesar gaya
    4. Keduanya hanya mengubah arah gaya
  1. Seorang anak menggunakan katrol bebas untuk mengangkat beban setinggi 1 meter. Berapa jarak tali yang harus ditarik oleh anak tersebut?
    1. 1 meter
    2. 2 meter
    3. 3 meter
    4. 4 meter
  1. Perhatikan katrol di bawah ini!

    2. Gaya yang diperlukan untuk menarik beban jika massa benda adalah 90 kg adalah ....

    1. 30 N
    2. 90 N
    3. 300 N
    4. 900 N
  1. Benda A dan B memiliki massa yang sama yaitu 6 kg.

    2. Jika g = 10 m/s2 dan gaya gesek pada lintasan 1 diabaikan maka ....

    1. usaha yang dilakukan untuk memindahkan benda melalui lintasan 2 lebih kecil dibandingkan melalui lintasan 1
    2. gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda melalui lintasan 2 lebih kecil dibandingkan melalui lintasan 1
    3. ketika nilai panjang lintasan 1 adalah 5 m dan lintasan 2 adalah 3 m, gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda melalui lintasan 1 adalah 36 N
    4. ketika nilai panjang lintasan 1 adalah 5 m dan lintasan 2 adalah 3 m, gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda melalui lintasan 2 adalah 180 N
  1. Perhatikan gambar bidang miring berikut!

    2. Gaya yang diperlukan untuk menarik balok tersebut (W=550 N) adalah ....

    1. dikurangi 95 N
    2. dikurangi 150 N
    3. ditambah 320 N
    4. ditambah 440 N
  1. Perhatikan gambar bidang miring berikut!

    2. Sebuah balok yang beratnya 135 N ditarik di atas bidang miring dengan gaya F seperti pada gambar. Besarnya gaya F ....

    1. 27√5 N
    2. 135√5 N
    3. 405 N
    4. 250 N
  1. Roda gigi dapat digunakan untuk :
    1. mengubah besar gaya
    2. mengubah arah kecepatan putar
    3. mengubah besar kecepatan putar
    4. memperkecil usaha yang harus dilakukan

    Pernyataan yang benar ditunjukkan oleh nomor ....

    1. 1, 2, dan 3
    2. 1, 2, dan 4
    3. 2, 3, dan 4
    4. 1, 3, dan 4
  1. Perhatikan gambar pesawat-pesawat sederhana berikut!

    2. Keuntungan mekanis dari masing-masing pesawat sederhana di atas secara berurutan adalah ….

    1. 2, 4, 5, dan 4
    2. 2, 3, 5, dan 5
    3. 3, 4, 2, dan 4
    4. 3, 4, 2, dan 5
  1. Perhatikan gambar pesawat sederhana di bawah ini!

    2. Jika nilai beban adalah 600 N dan bidang miring dianggap licin, besar gaya tarik yang diperlukan sebesar ….

    1. 100 N
    2. 150 N
    3. 200 N
    4. 300 N

No comments:

Post a Comment