A. Pengertian pesawat Sederhana
Belajar Pesawat Sederhana merupakan materi wajib dalam fisika. Apa itu pesawat sederhana? Pada prinsipnya pengertian pesawat adalah alat untuk memudahkan melakukan usaha, di mana besarnya usaha yang dilakukan tetap. Saat mendengar kata pesawat, orang sering berpikiran tentang pesawat terbang, pesawat televisi, dan pesawat telepon.
Akan tetapi, pesawat tersebut merupakan pesawat yang rumit. Dalam bagian ini kita akan mempelajari pesawat sederhana. Dalam kehidupan sehari- hari, kita sering menggunakan pesawat sederhana. Semua pesawat baik pesawat rumit maupun pesawat sederhana pada prinsipnya merupakan alat untuk mempermudah melakukan usaha.
Akan tetapi, pesawat tersebut merupakan pesawat yang rumit. Dalam bagian ini kita akan mempelajari pesawat sederhana. Dalam kehidupan sehari- hari, kita sering menggunakan pesawat sederhana. Semua pesawat baik pesawat rumit maupun pesawat sederhana pada prinsipnya merupakan alat untuk mempermudah melakukan usaha.
B. Jenis-jenis Pesawat Sederhana
Masih banyak alat-alat yang kita gunakan merupakan pesawat sederhana, seperti: pinset, pencabut paku, gerobak dorong, katrol dan tangga rumah. Pada postingan ini kita akan mempelajari prinsip kerja pesawat sederhana yaitu, pengungkit, katrol, bidang miring, dan roda gigi (gir). Dalam era teknologi ini kita tidak bisa lepas dengan pesawat. Contohnya, televisi, radio, sepeda, mobil, telepon, dan pesawat terbang.
Apa tujuan kita menggunakan pesawat tersebut? Bagaimana prinsip kerjanya? Pesawat tersebut digolongkan dalam pesawat yang rumit. Pada pembahasan ini kita akan mempelajari pesawat sederhana yaitu tuas, bidang miring, dan katrol.
Apa tujuan kita menggunakan pesawat tersebut? Bagaimana prinsip kerjanya? Pesawat tersebut digolongkan dalam pesawat yang rumit. Pada pembahasan ini kita akan mempelajari pesawat sederhana yaitu tuas, bidang miring, dan katrol.
Jenis-jenis pesawat sederhana yang akan kita bahas terdiri dari:
1. Gir (Gear)
Jenis Pesawat Sederhana: Gir (Gear) adalah anggota dari alat pesawat sederhana dalam fisika. Gir (gear) dapat mempermudah pekerjaan kita sehingga gir termasuk pesawat sederhana. Gir adalah sepasang atau lebih roda bergigi yang saling berhubungan yang berfungsi meneruskan gaya dan gerakan pada sebuah mesin.
Perhatikan rangkaian gir pada sebuah sepeda. Sepeda tersusun atas gir depan dan gir belakang. Gir depan lebih besar sehingga jari-jarinya lebih panjang dan tentu memiliki putaran lebih lambat.
Perhatikan rangkaian gir pada sebuah sepeda. Sepeda tersusun atas gir depan dan gir belakang. Gir depan lebih besar sehingga jari-jarinya lebih panjang dan tentu memiliki putaran lebih lambat.
Jenis Pesawat Sederhana Gir (Gear)
Gir belakang terdiri dari beberapa gir yang dapat dipindahkan, dengan jari-jari lebih pendek sehingga putarannya lebih cepat. Perbedaan kecepatan gir kecil dan gir besar menghasilkan perbedaan gaya yang lebih besar melalui roda. Itulah sebabnya gir depan dan gir belakang pada sepeda dibuat tidak sama.
Dengan gaya yang kecil yang Anda berikan pada sepeda melalui pengayuh, akan didapatkan gaya yang lebih besar pada roda sepeda bagian belakang. Coba Anda renungkan, untuk memperoleh gaya yang lebih besar, manakah yang harus lebih besar gir depan atau gir belakang? Tentu dengan gir depan sama dengan gir belakang, maka tidak terjadi pelipat gandaan gaya yang dihasilkan roda sepeda.
Semua pesawat sederhana (tuas, katrol, bidang miring, dan gear) berfungsi untuk mengubah satu bentuk energi menjadi energi dalam bentuk 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 masukan (input) disebut sebagai efisiensi.
efisiensi = energi keluaran bermanfaat / energi masukaan total
2. Bidang Miring
Bidang Miring masih merupakan rangkaian alat-alat pesawat sederhana. Pada umumnya, gedung-gedung bertingkat dilengkapi dengan tangga darurat. Di rumah atau sekolah Anda juga mungkin terdapat tangga. Tangga tersebut dibuat dengan kemiringan tertentu, Tahukah Anda, tangga menggunakan prinsip pesawat sederhana yaitu bidang miring? Apa keuntungannya? Bagaimana hubungan antara panjang bidang miring dengan tingginya? Berikut ini pembahasannya:
Pesawat Sederhana Bidang Miring
Pada pesawat sederhana jenis bidang miring berlaku prinsip Hasil bagi beban (B) dan gaya kuasa (F) sama dengan hasil bagi panjang papan (l) dan tinggi papan (h). Secara matematis dirumuskan:
B / F = l / h = Keuntungan Mekanik
dengan;
B = beban (N),
F = Gaya Kuasa (N),
l = panjang bidang miring, dan
h = tinggi bidang miring (m)
Semakin tinggi bidang miring gaya kuasanya semakin besar, sehingga keuntungan mekaniknya semakin kecil. Alat-alat yang prinsip kerjanya berdasarkan bidang miring, antara lain: tangga, sekrup, baji, gergaji, kapak, dan jalan di pegunungan.
3. Katrol
Katrol adalah satu dari beberapa jenis pesawat sederhana yang dikenal dalam fisika. Katrol merupakan pesawat sederhana berupa roda yang sekelilingnya bisa dilalui tali atau rantai. Roda tersebut berputar pada sumbu yang dipasang pada sebuah kerangka. Pemahkah Anda melihat orang menimba air menggunakan katro!? Itu merupakan salah satu penggunaan katrol. Apa keuntungannya? Mengangkat benda ke atas dengan bantuan katrol akan lebih mudah. Dengan katrol arah gaya dapat diubah, yaitu dari gaya angkat ke atas oleh tangan menjadi gaya tarik ke bawah oleh katrol. Berdasarkan tempat kedudukannya, katrol dapat digolongkan atas 3 macam, yaitu:
Pesawat Sederhana Katrol
a. Katrol Tetap
Katrol tetap prinsip kerjanya sama dengan pengungkit jenis pertama yaitu titik tumpu terletak di antara titik beban dan titik kuasa. Katrol tetap sering digunakan pada sumur dan katrol tiang bendera. Bagaimana keuntungan mekaniknya? Keuntungan mekanik katrol tetap sama dengan satu. Pada katrol tetap lengan beban sama dengan lengan kuasa sehingga:
Ini berarti tidak didapat keuntungan mekanik, tetapi didapat keuntungan arah saja.
b. Katrol Bergerak
Katrol bergerak adalah katrol dengan penempatan sedemikian sehingga pada saat katrol dipakai, katrol dapat bergerak dengan bebas. Prinsip kerjanya sama dengan pengungkit jenis kedua yaitu titik beban terletak di antara titik tumpu dan titik kuasa. Bagaimana keuntungan mekaniknya? Keuntungan mekanik katrol bergerak sama dengan dua. Pada katrol bergerak lengan kuasa dua kali lengan beban, sehingga:
c. Katrol Ganda
Seiring dengan kemajuan teknologi, orang menginginkan agar dapat mengangkat beban yang berat cukup dengan gaya yang seminimal mungkin. Untuk memperoleh semakin banyak keuntungan mekanik, beberapa katrol tetap digabung dengan katrol bergerak. Bagaimana menentukan keuntungan mekaniknya? Keuntungan mekanik katrol ganda dapat ditentukan dengan menghitung banyaknya tali yang menyangkut pada katrol bergerak.
4. Tuas/Pengungkit
Tuas/Pengungkit adalah salah satu jenis pesawat sederhana dalam fisika Pernahkah Anda melihat tukang batu ingin memindahkan batu yang besar? Untuk memudahkannya ia menggunakan bantuan linggis/tongkat dari besi sebagai pengungkit. Cara ia memindahkan batu itu adalah dengan meletakkan tumpuan pada alat tersebut di antara batu dan gaya kuasa.
Pesawat sederhana tuas/pengungkit
Secara matematis, rumus yang berlaku dalam tuas/pengungkit dituliskan:
B.lp = F.lk
dengan:
B = beban
F = gaya kuasa
lp = lengan beban (jarak antara titik beban sampai titik tumpu)
lk = lengan kuasa (jarak antara titik kuasa sampai titik tumpu)
Alat-alat yang bekerja berdasarkan prinsip tuas antara lain:
- Pengungkit jenis pertama (titik tumpu di antara titik beban dan titik kuasa). Contohnya, gunting, tang, jungkat-jungkit, dan timbangan.
- Pengungkit jenis kedua (titik beban di antara titik tumpu dan titik kuasa), Contohnya, gerobak troli beroda satu.
- Pengungkit jenis ketiga (titik kuasa di antara titik tumpu dan titik beban). Contohnya, sekop, penjepit roti, dan pinset.