Baca tanpa iklan
TRIBUNNEWS.COM - Simak usaha dan pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari beserta contohnya.
Tentu masyarakat pernah melihat orang yang mengangkut kelapa sawit atau barang-barang berat menggunakan gerobak dorong.
Gerobak dorong tentu saja memudahkan kegiatan memindahkan barang-barang yang terlalu berat jika diangkat menggunakan tangan.
Hal ini berhubungan dengan usaha dan pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari yang akan dibahas pada artikel ini.
Baca juga: Mengenal Sistem Gerak pada Tumbuhan Beserta Contohnya, Termasuk Tanaman Putri Malu
Baca juga: Pengertian Kolase, Montase, Aplikasi, Mozaik: Berikut Persamaan dan Perbedaan serta Cara Membuat
Ada berbagai alat yang menerapkan usaha dan pesawat sederhana, misalnya katrol yang biasa digunakan untuk mengambil air dari sumur, sekrup untuk menyatukan beberapa kayu sehingga manusia dapat membuat meja, roda untuk mempermudah dalam memindahkan barang, dan lain sebagainya.
Bagaimana alat-alat tersebut dapat mempermudah manusia dalam melakukan berbagai aktivitas?
Berikut usaha dan pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari beserta contohnya, dikutip dari repositori.kemdikbud.go.id:
A. Usaha
Mungkin ada beberapa orang yang berusaha mendorong tembok.
Meskipun tembok tersebut tidak bergerak, tetapi seseorang akan merasa lelah dan berkeringat.
Saat seseorang mendorong tembok tersebut, dikatakan ia tidak melakukan usaha sama sekali atau usahanya bernilai nol.
Perlu diketahui, semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan.
Semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan.
Berdasarkan pernyataan tersebut, dapat disimpulkan besarnya usaha (W) ditentukan oleh besar gaya yang diberikan pada benda (F) dan besar perpindahannya (Δs).
Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
W = F ∙ Δs
dengan: W = usaha (joule)
F = gaya (newton)
Δs = perpindahan (meter)
Laju energi atau daya (P) adalah besar energi yang dipergunakan dalam setiap detik, sehingga dapat ditentukan dengan cara membagi besar usaha (W) dengan selang waktunya (t), atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
P = W/t
dengan:
P = daya (watt)
W = usaha (joule)
t = waktu (sekon)
B. Pesawat sederhana
Pada saat manusia melakukan aktivitas, manusia selalu berupaya agar dapat melakukan usaha secara mudah.
Oleh karena itu, manusia menggunakan alat bantu (pesawat sederhana) untuk membantu melakukan aktivitas.
Manfaat dari pesawat sederhana adalah untuk mempermudah pekerjaan manusia.
Simak penjelasan beberapa jenis pesawat sederhana yang ada di lingkungan sekitar serta keuntungan mekanis dari penggunaan pesawat sederhana.
1. Jenis-jenis pesawat sederhana
a. Katrol
Seseorang dapat mengambil air dari sumur yang dalam menggunakan timba.
Hal ini karena orang tersebut memanfaatkan katrol tetap yang berfungsi untuk mengubah arah gaya.
Apabila tali yang terhubung pada katrol ditarik, maka secara otomatis timba yang berisi air akan terkerek ke atas.
Keuntungan mekanis katrol tetap sama dengan 1.
Karena pada katrol tetap tunggal, gaya kuasa yang digunakan untuk menarik beban sama dengan gaya beban.
Berbeda dengan katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu.
Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi lebih kecil daripada gaya beban.
Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas.
Keuntungan mekanis dari katrol bebas lebih besar dari 1.
Pada kenyataannya, nilai keuntungan mekanis dari katrol bebas tunggal adalah 2.
Hal ini berarti gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N.
Agar gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diperlukan katrol majemuk.
Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu.
Katrol majemuk biasa digunakan dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat.
Keuntungan mekanis dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban.
Misalnya seperti pada Gambar 2.3, gaya kuasa pada katrol majemuk tersebut adalah 4, karena jumlah tali yang mengangkat beban ada 4 (tali kuasa tidak diperhitungkan).
Kemudian, keuntungan mekanis (KM) adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali pesawat sederhana menggandakan gaya.
Cara menghitung keutungan mekanis (KM) adalah dengan menghitung besar perbandingan gaya beban dengan gaya kuasa yang diberikan pada benda.
Berikut adalah persamaan matematisnya:
KM = Gaya Beban/Gaya Kuasa = F B/F K
Tidak semua pesawat sederhana dapat menggandakan gaya.
Contohnya adalah katrol tetap tunggal.
Katrol ini hanya berfungsi untuk mengubah arah gaya.
Oleh karena itu, pada katrol tetap tunggal hanya memiliki keuntungan mekanis sebesar 1.
Hal ini disebabkan besarnya gaya kuasa sama dengan gaya beban.
b. Roda berporos
Roda gigi (gear) dan ban pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos.
Roda gigi berfungsi sebagai pusat pengatur gerak roda sepeda yang terhubung langsung dengan roda sepeda, sedangkan roda sepeda menerapkan prinsip roda berporos untuk mempercepat gaya saat melakukan perjalanan.
Gambar 2.4 menunjukkan roda gigi pada sepeda motor sebagai contoh roda berporos.
Selain roda sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah pada kursi roda, mobil, dan sepatu roda.
c. Bidang miring
Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memperkecil gaya kuasa.
Contoh penerapan bidang miring adalah tangga, sekrup, dan pisau.
Keuntungan mekanis bidang miring dapat dihitung sebagai berikut:
KM = Gaya Beban (F B)/Gaya Kuasa (F K)
Karena segitiga yang besar sebangun dengan segitga yang kecil, maka
F B/F K = l/h
Sehingga, KM bidang miring = l/h
dengan:
KM = keuntungan mekanis
F B = gaya beban
F K = gaya kuasa
l = panjang bidang miring
h = tinggi bidang miring
d. Pengungkit
Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Contoh alat-alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkat-jungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya.
Tabel 2.3 menunjukkan berbagai jenis pengungkit yang dikelompokkan berdasarkan variasi letak titik tumpu, lengan kuasa, dan lengan beban.
Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya.
Agar seseorang dapat mengetahui besar gaya yang dilipatgandakan oleh pengungkit, maka seseorang harus menghitung keuntungan mekanisnya.
Cara menghitung keuntungan mekanisnya adalah dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban.
Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa.
Kemudian panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban.
Karena syarat kesetimbangan tuas adalah F B × L B = F K × L K
dan KM = F B/F K, maka KM tuas = L K/L B
dengan :
KM = keuntungan mekanis
F B = gaya beban
F K = gaya kuasa
L K = lengan kuasa
L B = lengan beban
2. Prinsip kerja pesawat sederhana pada sistem gerak manusia
Selain pada peralatan yang biasa digunakan pada kehidupan sehari-hari tersebut, prinsip pesawat sederhana juga ada yang berlaku pada struktur otot dan rangka manusia.
Pada saat mengangkat barbel, telapak tangan yang menggenggam barbel berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku (sendi di antara lengan atas dan lengan bawah), dan kuasanya adalah lengan bawah.
Titik tumpu berada di antara lengan beban dan kuasa, sehingga lengan disebut sebagai pesawat sederhana pengungkit jenis ketiga.
Selain pada kegiatan mengangkat barbel, jinjit, berdiri, dan menunduk, prinsip pengungkit juga dapat digunakan untuk menganalisis pola gerak tubuh pada saat bermain bulutangkis
(Tribunnews.com/Katarina Retri)
Artikel lainnya terkait Materi Sekolah