Sumber: Buku Paket IPA, fisika.co.id
Materi
Usaha
Pesawat Sederhana
Ratna Dilla Safarina 8a
Ibu Hj. Arminah S.Pd
Pembimbing
&
dalam kehidupan sehari-hari
Usaha & Pesawat Sederhana dalam kehidupan sehari-hari
Usaha (Work/W), merupakan energi yang disalurkan gaya ke sebuah benda
sehingga benda tersebut bergerak.
USAHA
Peralatan yang bisa memudahkan pekerjaan manusia.
Pesawat Sederhana
Usaha Positif
usaha yang dilakukan gaya pada suatu benda dan benda tersebut bergerak searah dengan gaya.
Rumus: W= F . s
Usaha Negatif
usaha yang dilakukan gaya pada suatu benda dan benda tersebut bergerak berlawanan dengan arah gaya tersebut.
Rumus: W= -F . s
Usaha Nol
usaha yang terjadi apabila arah gaya tegak lurus dengan arah perpindahan. Besarnya usaha yang dilakukan adalah nol.
W= 0
Usaha Oleh Beberapa Gaya
Jenis Usaha
USAHA
Usaha (Work/W),
merupakan energi yang disalurkan gaya ke
sebuah benda sehingga benda tersebut
bergerak.
suatu usaha yang dilakukan beberapa gaya sehingga benda akan berpindah sejauh (s) sama dengan jumlah usaha oleh
tiap-tiap gaya.
Rumus: W= (F¹ + F²) . s
Rumus usaha
dengan:
W= usaha (joule) F = gaya (newton)
∆s = perpindahan (meter) P= daya (watt)
t= waktu (sekon)
W= F . ∆s
P= W/t
Pesawat Sederhana Jenis Pesawat Sederhana Katrol
Roda Berporos
Bidang Miring
Pengungkit
Keuntungan Mekanisme Peralatan yang bisa
memudahkan
pekerjaan manusia
Pesawat sederhana berupa roda beralur yang dikelilingi oleh tali. Prinsip kerja katrol adalah mengubah arah kerja gaya sehingga beban bisa
terangkat dengan mudah.
Sebuah roda yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama..
Bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memperkecil gaya kuasa.
Pesawat sederhana berupa batang keras yang dapat berotasi suatu titik tumpu.
Keuntungan mekanisme (KM) adalah bilangan yang menunjukkan berapa kali pesawat sederhana menggandakan gaya.
Rumus: KM= Gaya Beban/Gaya Kuasa = Fb/Fk
Katrol Tetap
Katrol
Katrol yang posisinya selalu tetap saat digunakan.
Katrol Bebas
Katrol yang ikut bergerak/ berubah posisi saat digunakan.
Perpaduan antara katrol tetap dan katrol bergerak.
Katrol Majemuk
Katrol tetap tunggal 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.
Contohnya: Katrol untuk mengambil air di sumur, Kerekan burung, Katrol yang digunakan untuk mengangkut barang pada bangunan dan Kerekan
bendera.
KM: FK=FB
katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda
menjadi lebih kecil daripada gaya beban.
keuntungan mekanis dari katrol bebas lebih besar dari 1 pada kenyataannya nilai keuntungan mekanis dari katrol bebas tunggal adalah 2 hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 n
akan mengangkat beban 2 n.
Katrol bebas biasanya ditemukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.
KM: FK= 1/2 FB
katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem
yang terpadu. Keuntungan mekanis dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong
berat beban.
Katrol majemuk sering digunakan dalam bidang industri, yaitu membantu untuk mengangkat alat-alat
yang berat.
Keuntungan: Katrol dapat mengubah arah gaya, sehingga pekerjaan menjadi lebih mudah.
Kerugian: -
Keuntungan: Gaya yang diberikan pada katrol bebas adalah setengah dari beban.
Kerugian yaitu katrolnya dapat berpindah posisi dan kedudukan pada saat digunakan.
Keuntungan: Gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil
Kerugian: -
A
Roda
Roda berporos
Fungsi
Fungsi atau manfaat roda berporos adalah memudahkan gerak, meningkatkan
kecepatan, dan memperbesar gaya.
Prinsip kerja roda berporos adalah gaya kuasa biasanya bekerja pada roda yang besar, gaya
beban bekerja pada roda yang lebih kecil.
Roda berporos memiliki fungsi untuk mempercepat gaya. Kecepatan dihasilkan dari
perbandingan jari-jari roda terhadap jari-jari poros.
Keuntungan mekanis roda berporos adalah perbandingan antara jari-jari roda dan jari-jari poros. Dengan kata lain, makin kecil poros maka
makin besar keuntungan mekanisnya.
B
Objek berbentuk lingkaran dan biasanya berjeruji.
Poros
Bagian yang melekat tetap di tengah roda, biasanya berpenampang bulat. Poros berfungsi untuk memperkecil
gaya gesek sehingga meringankan gerakan roda.
Contoh roda berporos dalam kehidupan sehari- hari, antara lain:
- Gerobak/pedati - Sepeda
- Mobil - Setir - Gerinda
Rumus KM: R(roda) / R(poros)
KM = Keuntungan mekanis (mekanik) R(roda)= Jari-jari roda (m) R(poros)=Jari-jari poros (m)
W= m . g F= h/s . w W= s/h . f S= w/f . h H= f/w . s
*Keterangan:
-F = besar gaya (n) -H= tinggi bidang miring (m) -S= panjang bidang miring (s)
-W= berat benda (N) -M= massa benda (kg) -G= percepatan gravitasi (m/s²)
(jika pada soal tidak disebutkan secara langsung nilai percepatan gravitasi (g), maka gunakan nilai umum 10 m/s2.)
Penerapan prinsip bidang miring
Bidang miring
Rumus
Prinsip kerja bidang miring digunakan pada pembuatan jalan-jalan di bukit dan pegunungan, sekrup, resleting, dan tangga.
Sekrup bekerja dengan menggunakan prinsip bidang miring. Pada dasarnya, sekrup adalah bidang miring yang melilit pada sebuah silinder. Pada sekrup terdapat silinder dan uliran yang
bekerja bersamaan.
Jika sekrup diputar satu kali maka kepala sekrup dan sumbu sekrup akan bergerak melingkar satu kali.
C
Prinsip kerja bidang miring adalah memperbesar atau menambah jarak untuk mengurangi usaha.
Jarak tempuh benda ditambah dengan menggunakan permukaan datar dengan salah satu ujungnya dibuat lebih tinggi dengan sudut kemiringan tertentu di atas
tanah.
Benda akan digerakkan disepanjang permukaan tersebut sehingga posisinya berpindah dari posisi yang lebih rendah ke posisi yang lebih tinggi, atau sebaliknya.
Keuntungan mekanisme
Untuk mengetahui keuntungan mekanis bidang miring, maka menggunakan rumus:
KM= Fb/FK = S/h
Keuntungan menggunakan bidang miring adalah memperkecil usaha yang dilakukan dengan menambah jarak tempuh. Bidang miring akan mempermudah gerakan benda dengan bidang yang datar tetapi dibuat miring untuk mengangkat benda ke tempat yang
lebih tinggi.
Sedangkan, kelemahan atau kerugian penggunaan bidang miring adalah jarak yang ditempuh atau dilalui semakin lebih sehingga untuk menggunakannya diperlukan waktu yang relatif lebih lama.
Keuntungan & kerugian
Penerapan prinsip bidang miring pada kehidupan sehari-hari
Tangga Pisau Sekrup Resleting
Jalan berkelok
Berikut ini secara lengkap 5 contoh penerapan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari:
Pengungkit jenis 1
Jika titik tumpu berada di antara kuasa dan beban. Beban berada diantara titik tumpu dan kuasa
Pengungkit jenis 3
Rumus keseimbangan tuas Fb × Lb = FK × Lk
Rumus keuntungan mekanis:
KM: Fb/Fk= Lk/Lb
Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya
Istilah penting
1 .Titik tumpu: titik tempat alat itu bertumpu 2. Titik beban: titik tempat beban itu berada
3. Titik kuasa: titik tempat gaya/kuasa yang diberikan.
4. Lengan beban: jarak antara titik tumpu dengan titik beban.
5. Lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu dengan titik kuasa.
6. Beban adalah berat benda.
7. Kuasa.
-KM= Keuntungan Mekanisme -Fb= Gaya Beban
-Fk= Gaya Kuasa Lk= Lengan Kuasa Lb= Lengan Beban
Pengungkit
Prinsip kerja
Contoh pengungkit jenis 1
Salah satu contoh dari jenis pertama ini adalah jungkat-jungkit.
Contoh lain dari pengungkit jenis pertama, yaitu: linggis, gunting, batang kayu untuk
mencungkil benda, pembersih telinga
Contoh pengungkit jenis 2 adalah gerobak dorong, pembuka tutup botol, pemecah kemiri, dan sebagainya.
Contoh pengungkit jenis 3 adalah pinset, alat pancing, stapler, lengan saat memegang benda, dan sebagainya.
