Materi pembelajaran pesawat sederhana
Manusia selalu berusaha memperoleh kemudahan
dalam melakukan pekerjaan. Oleh karena
itulah manusia membuat alat-alat yang
dapat memudahkan pekerjaannya. Alat-alat yang dapat mempermudah pekerjaan
disebut pesawat sederhana. Contoh dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika
kita akan menancapkan paku pada kayu, tentu akan sulit tanpa palu. Begitu pula
ketika kita akan membuka baut, akan kesulitan apabila tanpa bantuan kunci
pembukanya. Jadi, pesawat sederhana adalah alat sederhana yang digunakan untuk
mempermudah manusia melakukan usaha. Pesawat sederhana banyak sekali jenisnya
dan semuanya dibuat untuk memudahkan manusia untuk melakukan pekerjaaan.
Pesawat sederhana berdasarkan prinsip kerjanya dibedakan menjadi 4 jenis yaitu
: tuas/pengungkit, bidang miring, katrol dan roda berporos
Di bawah ini adalah macam-macam pesawat
sederhana berikut penjelasannya.
1. Tuas/Pengungkit
Pengungkit adalah alat untuk mengangkat atau
mengungkit benda. Pengungkit bisa berupa sebilah kayu, bambu, atau logam yang
diberi gaya pada salah satu sisinya. Gaya yang diberikan pengungkit disebut
kuasa. Tuas/pengungkit berfungsi untuk mengungkit, mencabut atau mengangkat
benda yang berat
Tuas (pengungkit)
Keterangan :
A = titik kuasa
T = titik tumpu
B = titik beban
F = gaya kuasa (N)
w = gaya beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)
Pada pengungkit terdapat bagian-bagian yang
diuraikan sebagai berikut.
1. Titik kuasa yaitu daerah atau tempat kita
memberikan gaya.
2. Titik tumpu yaitu tempat alat bertumpu.
3. Titik beban, yaitu titik tempat dimana beban
berada.
4. Gaya kuasa yaitu gaya yang diberikan ketika
mengangkat benda.
5. Gaya beban yaitu beban yang akan diangkat.
Satuannya Newton.
6. Lengan kuasa yaitu jarak antara titik tumpu
dengan kuasa.
7. Lengan beban yaitu jarak titik tumpu dengan
beban.
Prinsip Kerja Tuas
Ketika kita akan mengangkat benda dengan menggunakan
tuas, maka kita harus meletakkan benda di salah satu ujung pengungkit (tuas)
kemudian memasang batu atau benda apa saja sebagai penumpu dekat dengan benda.
Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang
pengungkit tersebut secara perlahan-lahan sampai benda dapat diangkat atau
bergeser.
Berdasarkan letak titik tumpu, beban, dan
kuasanya, pengungkit dibagi menjadi 3 jenis yaitu :
a. Tuas Jenis pertama
Tuas (pengungkit) jenis pertama
Yaitu tuas yang kedudukan titik tumpunya
terletak diantara titik beban dan titik kuasa.
Peralatan yang termasuk tuas jenis pertama
adalah pemotong kuku, tang, gunting, linggis, dan jungkat-jungkit.
Contoh tuas (pengungkit) jenis pertama
Peralatan yang menggunakan tuas jenis 1
b. Tuas Jenis kedua
Yaitu tuas yang kedudukan titik bebannya
terletak diantara titik tumpu dan titik kuasa.
Tuas (pengungkit) jenis kedua
Peralatan yang termasuk tuas jenis kedua ini di
antaranya adalah gerobak beroda satu, alat pemotong kertas, alat pemecah kemiri, dan pembuka tutup botol.
Contoh tuas (pengungkit) jenis kedua
Peralatan yang menggunakan tuas jenis 2
c. Tuas Jenis ketiga
Yaitu tuas yang kedudukan titik kuasanya berada
diantara titik beban dan titik tumpu.
Tuas (pengungkit) jenis ketiga
Peralatan yang termasuk tuas jenis ketiga yaitu
sekop, penjepit roti, stappler, dan pinset.
Contoh tuas (pengungkit) jenis ketiga
Peralatan yang menggunakan tuas jenis 3
Keuntungan Mekanik Tuas
Dengan menggunakan tuas, beban kerja terasa
lebih ringan. Itu berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh
dari pesawat sederhana seperti demikian dinamakan dengan keuntungan mekanik.
Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban
yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.
2. Bidang Miring
Bidang miring
Bidang miring merupakan salah satu jenis
pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan lintasan yang
miring. Semua alat yang mempunyai bidang miring atau bekerja dengan prinsip
kemiringan dikategorikan sebagai bidang miring. Dengan menggunakan bidang
miring beban yang berat dapat dipindahkan ke tempat yang lebih tinggi dengan
lebih mudah. Artinya gaya yang kita keluarkan menjadi lebih kecil bila
dibandingkan tidak menggunakan bidang miring. Semakin landai bidang miring
semakin ringan gaya yang harus kita keluarkan.
Prinsip kerja bidang miring juga dapat
ditemukan pada beberapa perkakas contohnya kapak, pisau, obeng, sekrup. Berbeda
dengan bidang miring lainnya, pada perkakas yang bergerak adalah alatnya. Kapak
digunakan untuk membelah atau memotong kayu. Pisau digunakan untuk memotong.
Obeng digunakan untuk mengencangkan atau mengendurkan baut. Sekrup juga
merupakan salah satu alat yang menggunakan prinsip bidang miring. Apabila
sekrup diputar atau diulir maka sekrup tersebut dapat bergerak maju mundur.
Contoh bidang miring
Contoh bidang miring yang lain bisa kita
temukan pada jalan di pegunungan. Jalan yang berkelok-kelok menuju pegunungan
memanfaatkan cara kerja bidang miring. Dengan dibuat berkelok-kelok pengendara
kendaraan bermotor lebih mudah melewati jalan yang menanjak. Bidang miring
memiliki keuntungan, yaitu kita dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih
tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Namun demikian, bidang miring juga
memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh menjadi lebih jauh dan memerlukan
waktu yang lebih lama.
Keuntungan Mekanik Bidang Miring
Dengan menggunakan bidang miring beban kerja
terasa lebih ringan, berarti kita memperoleh keuntungan. 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.
3. Katrol
Macam-macam katrol
Katrol merupakan roda yang berputar pada sebuah
poros yang diberi tali atau rantai pada bagian sisinya. Katrol berguna untuk
mengangkat benda atau menarik suatu beban. Pada prinsipnya, katrol
merupakan pengungkit karena memiliki
titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi empat, yaitu katrol
tetap, katrol bebas, dan katrol ganda (takal), dan blok katrol.
a. Katrol tetap
Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya
tidak berubah pada saat digunakan dan cara menariknya dari bawah.
Keuntungan mekanik
1. Gaya tarik benda sama besar dengan gaya
berat benda.
2. Dapat mengubah arah gaya ke bawah atau
samping untuk mengangkat benda.
3. Arah kuasa (gaya) searah dengan gaya berat
benda.
Contoh peralatan yang menggunakan katrol tetap
adalah tiang bendera, kerekan timba sumur , dan kerekan sangkar burung.
b. Katrol bebas
Katrol bebas yaitu katrol yang posisinya selalu
berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya
ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali
diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan
bergerak.
Keuntungan mekanik
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama
dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol
tetap adalah gaya yang diperlukan untuk menarik benda lebih kecil dibandingkan
dengan menggunakan katrol tetap.
Katrol jenis ini sering digunakan tukang
bangunan untuk mengangkat barang-barang pada bagunan bertingkat tinggi.
c. Katrol ganda /takal
Katrol ganda merupakan perpaduan dari katrol
tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol
ganda, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada
penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan
terangkat serta bergeraknya ke atas.
Keuntungan mekanik
Menggunakan katrol ganda memerlukan gaya yang
lebih kecil dibandingkan dengan katrol bebas dan katrol tetap. Namun katrol
ganda bergantung pada banyaknya tali yang dipergunakan untuk mengangkat beban.
d. Blok katrol
Blok katrol adalah gabungan dari beberapa
katrol yang dipasang secara berdampingan. Dengan blok katrol ini gaya yang kita
keluarkan untuk memindahkan beban semakin kecil. Makin banyak roda blok katrol,
makin kecil gaya yang dibutuhkan untuk pemindahan beban. Blok katrol biasanya
dipergunakan pada mesin-mesin penggerak. Dalam keseharian, blok katrol sering
digunakan untuk mengangkat benda berat, misalnya peti kemas di pelabuhan.
4. Roda Berporos/roda bergandar
Roda berporos
Roda berporos merupakan roda yang di
dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Kegunaaan
roda berporos yaitu untuk menggeser benda agar lebih ringan dan memperkecil
gaya gesek. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang
banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda,
roda kendaraan bermotor, dan gerinda.