Ketika kalian masih kecil, tentunya kalian pernah melihat permainan seperti jungkat-jungkit dan perosotan. Dua jenis permainan itu memang terkesan hal yang biasa saja dalam kehidupan sehari-hari. Hanya sebagai peralatan untuk menghibur anak-anak.
Padahal, di dalam ilmu fisika dua alat bermain itu sebenarnya dijadikan sebagai alat yang digunakan untuk memudahkan kerja manusia. Maksudnya?
Jadi, jungkat-jungkit dan perosotan sebenarnya merupakan peralatan yang sesuai dengan konsep yang dinamakan pesawat sederhana.
Apa itu pesawat sederhana? Berikut adalah penjelasannya.
Pengertian Pesawat Sederhana
Pesawat sederhana adalah suatu peralatan yang didesain untuk membantu meringankan pekerjaan manusia dengan susunannya yang sederhana.
Jadi, prinsip kerja dari pesawat sederhana ini adalah dengan cara mengubah arah atau besaran dari sebuah gaya.
Sementara itu, cara kerja dari pesawat sederhana ini sebenarnya memanfaatkan tiga titik utama. Tiga titik utama itu perlu kalian ketahui lebih dulu sebelum membahas lebih lanjut mengenai pesawat sederhana. Tiga titik itu antara lain:
Titik tumpu
Titik tumpu adalah titik yang menjadi tumpuan beban dimana sifatnya adalah tetap.
Titik Beban
Titik beban adalah bagian yang dijadikan untuk meletakkan beban yang akan diangkat.
Titik kuasa
Titik kuasa adalah tempat yang digunakan untuk memberikan gaya kuasa alias tempat untuk memberikan gaya dalam mengangkat beban.
Sebenarnya prinsip kerja dari pesawat sederhana juga terdapat dalam diri manusia, misalnya adalah ketika mengangkat barbel.
Prinsip kerja pesawat sederhana pada saat seseorang mengangkat barbel adalah telapak tangan berperan sebagai titik beban, titik tumpu berada pada siku tangan, sedangkan titik kuasa terdapat pada lengan bawah. Jadi, ketika tangan menjadi mampu untuk mengangkat barbel karena adanya titik tumpu yang memudahkan untuk mengangkat.
Dari contoh itu tentunya sudah mulai ada sedikit gambaran kerja dari pesawat sederhana.
Baca juga: Hukum Pascal: Arti, Bunyi Hukum, Prinsip, Rumus, dan Contoh
Jenis Pesawat Sederhana
Sejauh ini, terdapat empat jenis pesawat sederhana yang kerap ditemui dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya adalah:
Pengungkit atau Tuas
Pengungkit adalah pesawat sederhana yang disebut paling tua dibandingkan yang lainnya. Pada era nenek moyang, pengungkit digunakan untuk memindahkan barang-barang berat.
Jadi bentuk dari pengungkit berupa batang panjang yang disangga oleh titik tumpu. Sederhananya bentuk pengungkit ini seperti mainan anak jungkat-jungkit.
Pada pengungkit ini terdapat bagian lengan kuasa (Lk) dan lengan beban (Lb). Lengan kuasa adalah daerah yang digunakan untuk memberikan gaya kuasa, sedangkan lengan beban adalah wilayah lengan yang diberikan beban.
Jadi pengungkit ini memanfaatkan panjang lengan dari suatu batang untuk dapat memudahkan kerja. Semakin panjang lengan kuasa dan semakin pendek lengan beban, maka akan semakin kecil gaya yang dibutuhkan.
Untuk dapat menghitung besaran gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban dengan pengungkit adalah:
F = w x Lb / Lk
Keterangan:
F = Gaya Kuasa (N)
w = berat beban (N)
Lk = Lengan kuasa (m)
Lb = Lengan beban (m)
Sedangkan rumus untuk menghitung keuntungan mekanisnya adalah:
KM = w / F
Keterangan:
KM = Keuntungan mekanis
Keuntungan mekanis pesawat sederhana adalah perbandingan antara gaya beban dan gaya kuasa atau lengan beban dan lengan kuasa.
Adapun pengungkit ini masih terbagi lagi menjadi tiga jenis, yaitu:
Pengungkit jenis 1
Pengungkit jenis 1 adalah pengungkit yang posisi titik tumpunya berada di antara titik beban dan titik kuasa. Pengungkit jenis 1 ini adalah bentuk paling dasar dari pengungkit. Contoh pesawat sederhana pengungkit jenis 1 ini adalah jungkat-jungkit, tang, palu, gunting, linggis, dan lain sebagainya.
Pengungkit jenis 2
Pengungkit jenis 2 adalah pengungkit yang justru titik bebannya berada di antara titik kuasa dan titik tumpu. Contoh pengungkit jenis 2 adalah gerobak pasir, pembuka tutup botol, pemecah kemiri, dan lain sebagainya.
Pengungkit jenis 3
Pengungkit jenis tiga adalah pengungkit yang posisi titik kuasa berada di antara titik beban dan titik tumpu. Contohnya adalah alat pancing, stapler, pinset, dan lain sebagainya.
Bidang Miring
Jenis pesawat sederhana selanjutnya adalah bidang miring. Bidang miring ini pada dasarnya seperti perosotan anak-anak. Jadi, suatu bidang didesain dengan bentuk miring agar dapat mempermudah pemindahan barang yang berat.
Jadi pada prinsipnya semakin landai bidang miring, akan semakin kecil gaya yang dibutuhkan. Sebaliknya, jika bidang miring semakin curam, maka gaya yang dibutuhkan akan semakin besar.
Contoh benda-benda yang memanfaatkan bidang miring adalah tangga yang dibuat berkelok, pisau, kapak, sekrup, dan lain sebagainya.
Rumus yang digunakan untuk mencari gaya yang dibutuhkan pada bidang miring adalah:
F x s = w x h
Keterangan:
F = gaya (N)
w = beban (N)
h = tinggi papan (m)
s = panjang papan (m)
Katrol
Jenis yang ketiga adalah katrol. Katrol adalah pesawat sederhana yang memanfaatkan benda lingkaran seperti roda untuk mengangkat beban.
Jad prinsip kerja dari katrol adalah mengubah arah gaya sehingga beban dapat terangkat. Sama seperti tuas, katrol juga memiliki tiga titik, yaitu titik kuasa, beban, dan tumpuan.
Namun yang membedakan adalah lengan yang digunakan untuk membantu pengangkatan beban berupa benda yang menyerupai tali.
Terdapat tiga jenis katrol, yaitu:
Katrol tetap
Katrol tetap adalah jenis katrol yang paling dasar. Jadi katrol ini posisinya akan tetap ketiak digunakan. Titik tumpu berada di antara titik beban dan titik kuasa.
Contoh sederhana yang sering ditemui dari katrol tetap adalah alat timba di sumur.
Keuntungan mekanis pada katrol tetap dirumuskan dengan:
KM = w / f
Keterangan:
KM = Keuntungan mekanik
F = Gaya Kuasa (N)
w = berat beban (N)
Katrol bergerak
Katrol bergerak adalah katrol yang tumpuannya ikut bergerak bebas ketika digunakan.Katrol bergerak ini umumnya digunakan untuk mengangkat bahan bangunan ke atas ketika membangun gedung.
Rumus menghitung keuntungan mekanik pada katrol bergerak sama dengan katrol tetap.
Katrol majemuk
Katrol majemuk adalah jenis katrol yang mengkombinasikan antara katrol tetap dan katrol bergerak. Biasanya katrol jenis ini akan digunakan untuk mengangkat beban yang sangat berat. Contoh pemanfaatan katrol majemuk ini adalah crane pengangkat alat berat atau pengangkat peti kemas.
Roda Berporos
Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memanfaatkan roda dan poros. Jadi ketika roda berputar maka poros juga akan ikut berputar.
Contoh penggunaan roda berporos adalah selot pintu. Pintu dapat terbuka ketika daun pintu diputar agar memutar selot di dalamnya. Dalam alat tersebut daun pintu berfungsi sebagai roda.
Selain itu roda berporos juga dimanfaatkan dalam setir mobil yang memudahkan seseorang untuk menggerakan roda untuk berbelok.
Keuntungan Menggunakan Pesawat Sederhana
Berikut ini yang merupakan keuntungan menggunakan pesawat sederhana adalah:
- Memudahkan pekerjaan terutama yang berkaitan dengan pengangkatan beban
- Membuat kemampuan gaya menjadi beberapa kali lipat.
- Mengubah arah gaya.
- Mempercepat pekerjaan.
Contoh Soal Pesawat Sederhana
- Pak Roni sedang memikul dua beras dengan menggunakan kayu yang diletakkan di bahunya. Berat dari beras pertama adalah 50 Newton dan 100 Newton. Jarak lengan kayu antara pak Roni dengan beras pertama adalah 100 cm, maka berapakah panjang tongkat yang dibutuhkan agar beras dapat dipikul dengan seimbang?
Jawab:
Diketahui:
w1 = 50 N
w2 = 100N
L1 = 100 cm = 1 m
L2 = ?
Jawab:
w1 x L1 = w2 x L2
50 x 1 = 100 x L2
50 = 100 x L2
L2 = 100 / 50
L2 = 2m
L = 1 + 2 = 3 m
Maka panjang yang dibutuhkan agar pak Roni dapat memikul secara seimbang adalah 3 meter.
Demikian penjelasan mengenai pesawat sederhana mulai dari pengertian, jenis, keuntungan, hingga contoh soalnya. Untuk lebih dalam memahami materi ini, Sampoerna Academy memiliki kurikulum berbasis STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Math) yang diterapkan di Amerika. Dengan kurikulum tersebut, siswa Sampoerna Academy disiapkan dengan landasan global dan kualifikasi akademik yang diakui secara internasional.
Untuk informasi lebih lanjut seputar info akademik, kunjungan sekolah, pendaftaran, beasiswa atau pertanyaan lainnya silakan mengisi form dibawah ini dan team kami akan segera membantu. Terima kasih.
[formidable id=7]
Referensi
Tirto
