Pesawat Sederhana - IPA kelas VIII

Pesawat Sederhana

Jika bicara tetang pesawat, umumnya kita akan berpikir tentang pesawat terbang, pesawat televisi atau pesawat telepon. Ketiga alat tersebut adalah pesawat yang rumit. Dalam bab ini kita akan mempelajari tentang pesawat sederhana.

Semua pesawat baik yang sederhana ataupun yang rumit pada prinsipnya adalah alat untuk melakukan usaha.

Pinset, gunting, pencabut paku, gerobak dorong, katrol dan tangga rumah adalah contoh pesawat sederhana. Pada bab ini kita akan mempelajari pesawat sederhana, yaitu; pengungkit, katrol, bidang miring dan roda gigi (gir).

Pada prinsipnya, pesawat adalah alat untuk memudahkan melakukan usaha, di mana besarnya usaha yang dilakukan tetap.

Sebuah pesawat bekerja dengan memanfaatkan Keuntungan Mekanik.

A.   Tuas atau Pengungkit.

Perhatikan seorang tukang batu saat akan memindahkan sebuah batu besar. Ia akan menggunakan linggis / tongkat dari besi sebagai pengungkit. Ia letakkan tumpuan pada alat tersebut di antara batu (beban) dan gaya kuasa.

Ketentuan Tuas atau Pengungkit. 
1.   Hasil kali beban (W) dan lengan beban (l_B) sama dengan hasil kali      gaya kuasa (F) dan lengan kuasa (l_K).

    Secara matematis dituliskan:

2.   Makin panjang lengan kuasa, makin kecil nilai gayanya. 
3.   Perbandingan antara berat beban (W) dan gaya kuasa (F) sama        dengan perbandingan antara lengan kuasa (l_K) dan lengan beban      disebut “Keuntungan Mekanik”.

    Secara matematik dituliskan:

 

4.   Makin panjang lengan kuasa (l_K), makin besar keuntungan mekanik, sehingga usaha makin mudah dilakukan.

Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip tuas antara lain:

    1.   Pengungkit jenis pertama (titik tumpu di antara titik beban dan titik kuasa).

    Contoh: gunting, tang, jungkat-jungkit, dan timbangan

    2.   Pengungkit jenis kedua (titik beban di antara titik tumpu dan titik kuasa).

    Contoh: gerobak troli beroda satu, pembuka tutup botol, alat     pembolong kertas, pemecah kemiri, dan pelubang kertas.

    3.   Pengungkit jenis ketiga (titik kuasa di antara titik tumpu dan titik beban).

    Contoh: sekop, penjepit roti, pinset, stapler, dan alat pacingan.

B.   Bidang Miring.

Pada umumnya gedung bertingkat dilengkapi dengan tangga darurat. Begitu juga dengan di rumah, sekolah, rumah sakit dan bangunan lainnya juga mungkin terdapat tangga. Tangga tersebut dibuat dengan sudut kemiringan tertentu.

Tangga yang disebutkan tersebut juga merupakan pesawat sederhana dengan memanfaatkan keuntungan mekanik bidang miring.

Ketentuan Bidang Miring.

    1.   Hasil bagi beban (W) dan gaya kuasa (F) sama dengan hasil bagi panjang panjang bidang miring (S) dan tinggi bidang miring (h).

    Secara matematis dituliskan:

                    Dimana:

                    W = beban

                    F  = gaya kuasa

                    S  = panjang bidang miring

                    h  = tinggi bidang miring

    2.   Semakin tinggi bidang miring, gaya kuasanya semakin besar sehingga keuntungan mekanik semakin kecil.

Alat-alat yang menggunakan prinsip bidang miring, antara lain; tangga, sekrup, baji, gergaji, kapak, paku, pisau, dan jalan di pegunungan.

C.   Katrol

Katrol merupakan pesawat sederhana berupa roda yang sekelilingnya dapat dilalui tali atau rantai. Roda tersebut berputar pada sumbu yang dipasang pada sebuah rangka. Katrol merubah gaya, dari gaya angkat ke atas oleh tangan menjadi gaya tarik ke bawah oleh katrol.

Berdasarkan kedudukannya, katrol dibagi menajadi 3 macam:

    1.   Katrol Tetap (titik tumpu di antara titik beban dan titik kuasa).

    2.   Katrol Bebas / Bergerak (titik beban di antara titik tumpu dan titik kuasa).

    3.   Katrol Majemuk / Ganda (titik beban di antara titik tumpu dan titik kuasa).

D.  Roda Gigi atau Gir.

Gir adalah sepasang atau lebih roda bergigi yang saling berhubungan yang berfungsi meneruskan gaya dan gerakan pada sebuah mesin.

Jika kita perhatikan, pada sebuah sepeda tersusun atas gir depan dan gir belakang. Gir depan lebih besar sehingga jari-jarinya lebih panjang dan tentu memiliki putaran lebih lambat. Gir belakang terdiri dari beberapa gir yang dapat dipindahkan, dengan ukuran lebih kecil dan jari-jari lebih pendek sehingga putarannya lebih cepat. Perbedaan kecepatan gir besar dan gir kecil menghasilkan perbedaan gaya yang lebih besar melalui roda.

Dengan gaya yang lebih kecil yang diberikan pada sepeda melalui pengayuh, akan didapatkan gaya yang lebih besar pada roda belakang sepeda.

Seluruh pesawat sederhana tersebut berfungsi untuk mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Menurut hukum kekekalan energi, energi yang masuk sama dengan energi yang keluar. Walaupun demikian, tidak seluruh energi yang keluar bisa dimanfaatkan. Perbandingan antara energi keluaran (output) yang bermanfaat dengan energi maukan (input) disebut efisiensi.