Pesawat Sederhana

Pengen tahu caranya dapet hasil maksimal tapi upaya minimal?
Pengen tahu caranya dapet hasil maksimal tapi upaya minimal?

Pesawat Sederhana

Makna dari pesawat sendiri tidak hanya berupa kapal terbang, menurut kamus bahasa Indoensia, KBBI, pesawat sendiri berarti alat perkakas. Artian sederhananya kurang lebih merupakan alat bantu, seperti contoh alat untuk memotong, alat untuk mengangkat beban, dan masih banyak lagi.

Fungsi utama dari pesawat sendiri yakni untuk membantu serta memudahkan pekerjaan kita, sebagai contoh, mungkinkah kita mengangkat mobil ketika kita ingin mengganti bannya? Bayangkan saja, dengan berat mobil yang dapat mencapai 1\,\text{ton} sangat sulit untuk mengangkatnya sendirian.

Sekalipun rame-rame tentu kita memerlukan upaya yang lebih. Hal tersebut berbanding terbalik ketika kita menggunakan dongkrak, cukup dengan satu orang pun dengan upaya yang minimal, mobil sudah bisa terangkat. Namun kali ini kita membatasai pembahasan kita pada pesawat sederhana.

Mungkin yang muncul di benak kalian adalah, memangnya dongkrak bukan pesawat sederhana? Tentu untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu mengetahui prinsip dari pesawat sederhana terlebih dahulu. Memangnya apa saja yang menjadi prinsip dari suatu pesawat sederhana?

Prinsip dari pesawat sederhana yang pertama yaitu, hanya dibutuhkan satu sumber gaya untuk melakukan gaya. Prinsip yang kedua yaitu, alat ini setidaknya mengubah arah atau mengubah (dalam artian bisa bertambah bisa juga berkurang) besar gaya yang kita berikan.

Dan yang tak kalah penting, pastikan suatu alat bukanlah susunan dari pesawat-pesawat sederhana. Nah, dengan adanya prinsip-prinsip ini kira-kira dongkrak merupakan pesawat sederhana bukan ya?

Selama ini pesawat sederhana sendiri merujuk pada enam alat yang terdiri dari pengungkit, roda, katrol, bidang miring, baji, dan sekrup. Sebagai informasi saja, dongkrak sejatinya menggunakan fenomena fisika tentang fluida yang diatur oleh hukum bernama hukum Pascal.

Dengan adanya beberapa komponen utama dari dongkrak, yang mana salah satunya merupakan pengungkit, mungkin bisa dipastikan bahwa dongkrak bukanlah pesawat sederhana. Sebelum lanjut, meskipun terdapat enam pesawat sederhana, kali ini kita akan membatasi pembahasan kita pada pengungkit, katrol, dan bidang miring saja.

Pengungkit

Ada tiga titik yang menjadi fokus perhatian kita pada pesawat yang satu ini, ketiga titik tersebut yaitu titik kuasa, titik beban, dan titik tumpu. Titik kuasa merupakan bagian dari alat yang akan kita kenakan gaya, kemudian titik beban merupakan bagian yang diletakkan beban.

Sedangkan titik tumpu merupakan bagian yang menjadi poros. Jadi pada pengungkit ini kita memanfaatkan konsep fisika yang dinamakan sebagai momen gaya, atau torsi. Torsi sendiri merupakan perkalian antara gaya dikalikan dengan jarak gaya tersebut terhadap titik tumpu.

Karena suatu beban memberikan gaya akibat massa yang dimilikinya, dan gaya tersebut merupakan berat dari benda tersebut, kita sebut saja W dengan jarak terhadap titik tumpu adalah l_W. Jika gaya yang kita berikan adalah F, dan jaraknya adalah l_F

Pesawat sederhana tipe pengungkit

Maka berlaku kesamaan berikut

F\cdot l_F = W\cdot l_W .

Terdapat beberapa variasi dari pengungkit, variasi tersebut dibedakkan berdasarkan letak dari ketiga titik utamanya. Gunting, tang, linggis merupakan pengungkit yang titik tumpunya berada diantara titik kuasan dan beban. Alat-alat berupa pemecah kemiri, gerobak dorong dan pembuka tutup botol.

Titik bebannya berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Ada juga yang titik kuasanya diantara titik tumpu dan titik beban, contohnya seperti stapler dan pinset.

Bidang Miring

Sebelum kita membahas bagaimana bidang miring dapat membantu pekerjaan kita, kita perlu satu konsep terlebih dahulu, yakni konsep usaha. Artiannya kurang lebih seperti ini, usaha yang kita lakukan setara dengan besar gaya yang kita berikan dan berapa jauh kita memberikan gaya tersebut.

Secara matematis, usaha U pada gaya sebesar F dengan besar perpindahan sejauh s rumusnya seperti berikut

U = F\cdot s .

Nah kita balik lagi ke bidang miring, jadi alat ini konsepnya adalah memperpanjang rute perpindahan barang yang berat sehingga gaya yang diperlukan lebih sedikit. Namun sejatinya, usaha yang kita keluarkan itu sama besar.

Pesawat sederhana tipe bidang miring

Secara matematis hubungan antara parameter-parameter pada gambar sebelumnya yaitu

F\cdot s = W\cdot h .

Katrol

Pesawat sederhana ini prinsipnya serupa dengan pengungkit, yakni menggunakan konsep torsi, dan sama-sama mempunyai titik-titik seperti, titik kuasa, titik beban, dan titik tumpu. Torsi tersebut dihasilkan pada roda yang porosnya merupakan sebagai titik tumpu pesawat ini.

Katrol tetap dan katrol bergerak

Ada tiga jenis utama dari katrol ini, yang pertama yaitu katrol tetap, yakni katrol dengan porosnya tidak berpindah-pindah. Pada jenis katrol ini, gaya yang dirasakan oleh beban sebanding dengan besar gaya yang kita berikan, karena lengan gaya pada titik beban dan kuasa berjarak sama, sehingga

F = W .

Jenis yang kedua yakni katrol dengan porosnya bukan lagi sebagai titik tumpunya, melainkan pada titik C. Dengan demikian ada perbedaan lengan gaya antara titik beban dengan titik tumpu, titik kuasa mempunyai lengan gaya dua kalinya. Sehingga hubungan antara gaya kuasa dan bebannya

F = \frac{W}{2} .

Kemudian yang ketiga yaitu katrol majemuk, yakni perpaduan antara katrol tetap dan katrol gabungan. Untuk mencari hubungan antara gaya dan bebannya, kita gunakan hubungan yang sudah ada sebelumnya.

Katrol majemuk

Torsi yang dirasakan pada katrol ketiga dengan titik tumpu berada di titik C, dengan menganggap F di B lurus yaitu

F\cdot 2r + F\cdot r = W\cdot r
\rightarrow 2F + F = W
\rightarrow 3F = W
\rightarrow F = \frac{W}{3}

Keuntungan Mekanis

Keuntungan mekanis itu maksudnya, seberapa besar penguatan (bisa juga pelemahan, tapi jarang) antara gaya yang dihasilkan dengan gaya yang diberikan, secara matematis, keuntungan mekanis KM ditulis seperti berikut

KM = \frac{F_{\text{terima}}}{F_{\text{beri}}}

Dalam kasus kita sejauh ini, gaya yang diterima yakni W, sedangkan gaya yang diberi yaitu F. Untuk contoh sebelumnya, keuntungan mekanisnya yakni sebesar

KM = \frac{W}{F} = \frac{W}{W/3} = 3 .

, silahkan kalian coba sendiri untuk mencari keuntungan mekanis lainnya!

Label
< Materi SebelumnyaPerubahan Iklim
Search icon