Pernahkah kalian melihat sumur yang memiliki timba air? Jika pernah, pasti kalian melihat ada tiga komponen yang digunakan untuk alat timba air. Pertama ada tali, kedua ember, dan ketiga adalah sesuatu yang berbentuk seperti roda. Ketiga komponen itu memiliki tugasnya masing-masing, tali untuk menarik dan mengikat ember, sedangkan ember untuk menampung air, sedangkan roda untuk menjadi tumpuan agar tali bisa ditarik. Dari konsep alat timba air itu, sebenarnya kalian sudah menyaksikan secara langsung suatu pesawat sederhana yang dinamakan adalah katrol.
Timba air digunakan agar memudahkan untuk mengambil air, mengapa tidak langsung tali dan ember saja? Di sini katrol berperan untuk membuat tenaga yang dikeluarkan oleh seseorang agar tidak berat. Jadi katrol pada dasarnya digunakan untuk membuat kerja kita lebih enteng dalam mengangkat beban.
Lantas, apa itu katrol?
Artikel ini akan menjelaskan mengenai pengertian katrol, jenis, dan contoh soalnya.
Pengertian Katrol
Katrol adalah salah satu jenis dari pesawat sederhana. Jadi, katrol ini digunakan untuk mempermudah suatu pekerjaan yang berat. Cara kerja katrol sendiri dilakukan dengan memanfaatkan roda yang berputar pada porosnya.
Untuk mengangkat suatu beban, membutuhkan bantuan dari tali. Jadi tali digunakan untuk mengangkat benda dan ketika menggunakan katrol, mengangkat barang yang berat akan cenderung menjadi lebih ringan karena ada cara kerja yang membuatnya demikian.
Keringanan yang didapatkan itu disebut dengan keuntungan mekanis. Jadi keuntungan mekanis ini adalah angka yang menjelaskan mengenai banyaknya pesawat sederhana menggandakan gaya.
Prinsip Kerja Katrol
Pada katrol terdapat tiga titik utama, yaitu titik kuasa, titik tumpu, dan titik beban. Jadi ketiga titik itu memiliki tugasnya masing-masing. Titik kuasa digunakan untuk memberikan gaya atau bagian untuk menarik beban.
Kemudian titik tumpu adalah letak poros berputar, sementara titik beban adalah tempat beban diletakkan. Sebenarnya, prinsip kerja dari katrol mirip dengan roda, tetapi yang membedakan adalah katrol memiliki roda yang tidak bergerak seperti roda pada kendaraan.
Beban akan diletakkan pada ujung tali, sementara ujung tali lainnya akan digunakan untuk menarik beban. Kemudian ketika benda ditarik, arah gaya akan berubah, Jadi ketika badan kita menarik ke bawah, beban yang diangkat akan naik.
Baca juga: Pengertian Konduksi, Jenis dan Ciri-cirinya
Jenis Katrol
Katrol terdiri dari tiga jenis, di antaranya adalah:
Katrol tetap
Katrol tetap adalah suatu katrol yang letak porosnya tetap, sehingga tidak menyebabkan katrol berpindah tempat ketika digunakan. Jadi fungsi utama dari katrol tetap adalah untuk membantu mengangkat beban yang cenderung tidak terlalu berat dan masih bisa menggunakan tangan manusia.
Katrol tetap ini adalah bentuk katrol sederhana yang kerap ditemui, seperti misalnya timba air sampai tiang bendera. J
Prinsip dari katrol tetap adalah gaya kuasa akan sama dengan berat beban, hal itu menyebabkan keuntungan mekanis yang didapatkan bernilai satu.
Jadi rumus katrol tetap adalah:
F = W
Keterangan:
F = Gaya kuasa
w = Berat Beban
Sedangkan untuk menghitung keuntungan mekanik rumusnya adalah:
K = w/F
Keterangan:
K = Keuntungan mekanik
w = Berat Beban
F = Gaya
Terdapat beberapa keuntungan pada penggunaan katrol tetap, di antaranya adalah:
- Dapat mengubah arah gaya sehingga memudahkan pengerjaan.
- Besar gaya yang diperlukan sama dengan berat beban.
- Jarak perpindahan beban sama dengan jarak ketika tangan menarik tali.
Katrol Bergerak/Bebas
Katrol Bergerak prinsipnya berkebalikan dengan katrol tetap, jadi pada katrol bebas porosnya akan berpindah tempat ketika sedang digunakan. Namun, fungsinya tetap sama, yaitu untuk mengangkat beban yang berat.
Cara kerja dari katrol bergerak ini adalah beban yang akan diangkat digantungkan pada poros yang terhubung dengan tali.
Pada katrol bergerak, gaya kuasa untuk menarik beban bernilai setengah dari berat beban. Oleh sebab itu, keuntungan mekanik pada katrol bebas bernilai 2 kali.
Penggunaan katrol bebas ini biasa digunakan pada alat-alat pengangkat peti yang dapat bergerak sesuai dengan berat yang diangkatnya.
Rumus katrol bebas antara lain:
F = W
Sedangkan untuk menghitung keuntungan mekanik rumusnya adalah:
F = ½ W
Keterangan:
F = Gaya kuasa
w = Berat Beban
Keuntungan katrol bergerak antara lain:
- Besar gaya yang dikeluarkan untuk menarik beban senilai setengah berat beban.
- Jarak yang ditempuh tangan 2 kali jarak beban.
Katrol Majemuk
Katrol majemuk adalah katrol yang memiliki poros lebih dari satu. Jadi pada dasarnya katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol bergerak dan katrol tetap.
Prinsip kerjanya adalah pada poros katrol bergerak beban diletakkan, kemudian digerakkan dengan katrol tetap. Katrol majemuk menggunakan dua jenis katrol karena untuk mengangkat beban yang sangat berat.
Jadi keuntungan mekanik pada katrol majemuk ditentukan oleh banyaknya katrol yang digunakan.
Katrol jenis ini biasanya digunakan untuk mobil derek sampai pengangkat kerangka jembatan.
Rumus katrol majemuk antara lain:
w = 2 F n
Keterangan:
F = Gaya kuasa
w = Berat Beban
n = banyaknya katrol
Keuntungan katrol majemuk antara lain:
Keuntungan mekanik sama dengan jumlah katrol yang digunakan.
Contoh Soal
- Roni ingin mengangkat air yang terletak berada di lantai bawah rumah yang berjarak 4 m. Air yang diletakkan di dalam ember itu memiliki bobot 100 N. Roni pun ingin memanfaatkan katrol tetap untuk mengangkat air tersebut, berapakah gaya kuasa dan keuntungan mekanik dari proses pengangkatan air yang dilakukan Roni tersebut?
Diketahui:
W = 100 N
F = ?
K = ?
F = W
F = 100
Maka kuasa yang dibutuhkan untuk menimba air tersebut adalah 100 N.
- Suatu katrol bergerak akan digunakan untuk mengangkat benda dengan beban 200 N. Berapakah keuntungan mekanik pada proses pengangkatan benda tersebut?
Diketahui:
w = 200 N
F = ?
Jawab:
F = ½ w
F = ½ .200
F = 100 N
Maka keuntungan mekanik pada proses pengangkatan benda tersebut adalah 100 N.
- Suatu katrol majemuk yang memiliki 2 titik tumpu akan digunakan untuk mengangkat benda yang beratnya sebesar 2.000 N. Berapakah gaya yang harus dikeluarkan pada proses pengangkatan tersebut?
Diketahui:
w = 2.000 N
n = 2
F = ?
Jawab:
w = 2 Fn
2000 = 2.F.2
2000 = 4F
F = 2000/4
F = 500 N
Maka gaya yang harus dikeluarkan untuk mengangkat beban tersebut adalah 500 N.
Demikian pembahasan lengkap mengenai katrol. Untuk mempelajari soal katrol, tentu dibutuhkan praktek agar siswa bisa memahami cara kerjanya. Di Sampoerna Academy, pembelajaran yang dilakukan menggunakan teknologi dan perangkat belajar yang terbaik. Dengan begitu, siswa dapat menikmati belajar baik di dalam maupun di luar kelas.
Referensi
Kelaspintar
