PESAWAT SEDERHANA

PESAWAT SEDERHANA

Manusia selalu berusaha memperoleh kemudahan dalam melakukan pekerjaan. Oleh karena itulah manusia membuat alat-alat yang dapat memudahkan pekerjaannya. Alat-alat yang dapat mempermudah pekerjaan disebut pesawat sederhana. Contoh dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika kita akan menancapkan paku pada kayu, tentu akan sulit tanpa palu. Begitu pula ketika kita akan membuka baut, akan kesulitan apabila tanpa bantuan kunci pembukanya. Jadi, pesawat sederhana adalah alat sederhana yang digunakan untuk mempermudah manusia melakukan usaha. Pesawat sederhana banyak sekali jenisnya dan semuanya dibuat untuk memudahkan manusia untuk melakukan pekerjaaan. Pesawat sederhana berdasarkan prinsip kerjanya dibedakan menjadi 4 jenis yaitu : tuas/pengungkit, bidang miring, katrol dan roda berporos.

Menaikkan beras pada bak truk, membuka tutup botol dengan  tangan, dan mencabut paku dengan tangan.

  

 Menaikkan beras dengan papan, membuka botol dengan pembuka tutup botol, dan mencabut paku dengan catut.

Dari gambar-gambar di atas, dapat dicermati pekerjaan mana yang lebih mudah dilakukan.

Semua jenis alat yang digunakan untuk memudahkan pekerjaan manusia disebut pesawat. Kesederhanaan dalam penggunaannya menyebabkan alat-alat tersebut dikenal dengan sebutan pesawat sederhana. Gabungan beberapa pesawat sederhana dapat membentuk pesawat rumit, contohnya mesin cuci, sepeda, mesin, mobil, dan lain-lain.

Dari gambar 2, dapat kita ketahui alat apa saja yang termasuk ke dalam pesawat sederhana. Selain bertujuan untuk memudahkan pekerjaan, pesawat sederhana juga dapat membuat pekerjaan menjadi lebih cepat diselesaikan.

Tabel dari mekanisme sederhana, diambil dari Chambers' Cyclopedia, 1728.^[1]

Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya.^[2] Secara umum, alat-alat ini bisa disebut sebagai mekanisme paling sederhana yang memanfaatkan keuntungan mekanik untuk menggandakan gaya.^[3] Sebuah pesawat sederhana menggunakan satu gaya kerja untuk bekerja melawan satu gaya beban. Dengan mengabaikan gaya gesek yang timbul, maka kerja yang dilakukan oleh beban besarnya akan sama dengan kerja yang dilakukan pada beban.

Kerja yang timbul adalah hasil gaya dan jarak. Jumlah kerja yang dibutuhkan untuk mencapai sesuatu bersifat konstan, walaupun demikian jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mencapai hal ini dapat dikurangi dengan menerapkan gaya yang lebih sedikit terhadap jarak yang lebih jauh. Dengan kata lain, peningkatan jarak akan mengurangi gaya yang dibutuhkan. Rasio antara gaya yang diberikan dengan gaya yang dihasilkan disebut keuntungan mekanik.

Keuntungan mekanik tuas (pengungkit) : -w/f = lk/lb untuk mencari w, jika memang belum ditemukan : w=m.g untuk mencari f, jika belum ditemukan : w*lb = f*lk

keuntungan mekanik bidang miring : -s/h

keuntungan mekanik katrol : -tetap : lk/lb = 1 -bergerak : lk(2lb)/lb = 2 -majemuk : jumlah tali

untuk roda bergigi, tidak ada keuntungan mekanik, yang ada adalah efisiensi : energi keluaran bermanfaat / energi masukan total

Secara tradisional, pesawat sederhana terdiri dari:

• Bidang miring
• Roda dan gandar
• Tuas
• Katrol
• Baji
• Sekrup
• Roda Berporos
• Kerekan

Pesawat sederhana merupakan dasar dari semua mesin-mesin lain yang lebih kompleks.^[3][4][5] Sebagai contoh, pada mekanisme sebuah sepeda terdapat roda, pengungkit, serta katrol. Keuntungan mekanik yang didapat oleh pengendaranya merupakan gabungan dari semua pesawat sederhana yang ada dalam sepeda tersebut.

Sumber :

https://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_sederhana

https://www.juraganles.com/2016/12/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring-katrol-roda-berporos.html
https://prodiipa.wordpress.com/kelas-viii/pesawat-sederhana/roda-berporos/

Jenis Pesawat Sederhana : Bidang Miring

BIDANG MIRING

Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan lintasan yang miring. Semua alat yang mempunyai bidang miring atau bekerja dengan prinsip kemiringan dikategorikan sebagai bidang miring. Dengan menggunakan bidang miring beban yang berat dapat dipindahkan ke tempat yang lebih tinggi dengan lebih mudah. Artinya gaya yang kita keluarkan menjadi lebih kecil bila dibandingkan tidak menggunakan bidang miring. Semakin landai bidang miring semakin ringan gaya yang harus kita keluarkan.Ketika liburan sekolah kamu mungkin pernah mengunjungi daerah pegunungan untuk mencari udara segar. Jalan-jalan di sana ternyata dibuat berkelok-kelok. Perhatikan gambar di bawah in!

                                         Jalan menuju pegunungan dibuat berkelok-kelok

Jalan yang berkelok-kelok menuju pegunungan memanfaatkan cara kerja bidang miring. Bidang miring adalah permukaan rata yang menghubungkan dua tempat yang berbeda ketinggiannya.  Dengan dibuat berkelok-kelok pengendara kendaraan bermotor lebih mudah melewati jalan yang menanjak. Orang yang memindahkan drum ke dalam bak truk dengan menggunakan papan sebagai bidang miringnya. Dengan demikian, drum berat yang besar ukurannya lebih mudah dipindahkan ke atas truk.

Bidang miring memiliki keuntungan, yaitu kita dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Namun demikian, bidang miringjuga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh untuk memindahkan benda menjadi lebih jauh.

Prinsip kerja bidang miring juga dapat kamu temukan pada beberapa perkakas, contohnya kampak, pisau, pahat, obeng, dan sekrup. Berbeda dengan bidang miring lainnya, pada perkakas yang bergerak adalah alatnya.

                             (a)                             (b)                              (c)                              (d)

 Alat-alat yang menggunakan prinsip bidang miring, antara lain, (a) kapak, (b) pisau, (c) obeng, dan (d) sekrup.

Prinsip kerja bidang miring juga dapat ditemukan pada beberapa perkakas contohnya kapak, pisau, obeng, sekrup. Berbeda dengan bidang miring lainnya, pada perkakas yang bergerak adalah alatnya. Kapak digunakan untuk membelah atau memotong kayu. Pisau digunakan untuk memotong. Obeng digunakan untuk mengencangkan atau mengendurkan baut. Sekrup juga merupakan salah satu alat yang menggunakan prinsip bidang miring. Apabila sekrup diputar atau diulir maka sekrup tersebut dapat bergerak maju mundur. 

Contoh bidang miring yang lain bisa kita temukan pada jalan di pegunungan. Jalan yang berkelok-kelok menuju pegunungan memanfaatkan cara kerja bidang miring. Dengan dibuat berkelok-kelok pengendara kendaraan bermotor lebih mudah melewati jalan yang menanjak. Bidang miring memiliki keuntungan, yaitu kita dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Namun demikian, bidang miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh menjadi lebih jauh dan memerlukan waktu yang lebih lama.

Keuntungan Mekanik Bidang Miring
Dengan menggunakan bidang miring beban kerja terasa lebih ringan, berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh jika menggunakan bidang miring disebut keuntungan mekanik bidang miring. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.

Sumber :
https://www.juraganles.com/2016/12/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring-katrol-roda-berporos.html
http://brosibox.blogspot.com/2012/11/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring_20.html

Jenis Pesawat Sederhana : Roda Berporos

RODA BERPOROS

Roda berporos merupakan roda yang di dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Kegunaaan roda berporos yaitu untuk menggeser benda agar lebih ringan dan memperkecil gaya gesek. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.Roda dan poros merupakan pesawat sederhana yang terdiri atas sebuah roda berputar yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama.  Roda  dan  poros  merupakan  pesawat  sederhana  yang berfungsi memperbesar kecepatan dan gaya.Roda berporos merupakan roda yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.

Sepeda merupakan contoh alat yang bekerja menggunakan prinsip roda dan poros. Fungsi roda dan poros adalah untuk memungkinkan manusia bergerak lebih cepat. Contoh benda yang bergerak dengan menggunakan prinsip roda dan poros antara lain motor, mobil, kursi roda, dan sepatu roda.

Keuntungan mekanis yang diperoleh dari roda dan poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

Kecepatan  yang  dihasilkan  oleh  sepeda  diperoleh  dari perbandingan antara jari-jari roda dan jari-jari poros (gir). Misalnya, pada sepeda balap. Jika gir belakang disetel pada jari-jari terkecil maka sepeda akan melaju dengan kencang. Jika gir roda belakang disetel  pada  jari-jari  yang  besar  maka  laju  sepeda  balap  akan melambat.

Sumber : 
https://www.juraganles.com/2016/12/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring-katrol-roda-berporos.html
https://prodiipa.wordpress.com/kelas-viii/pesawat-sederhana/roda-berporos/
http://brosibox.blogspot.com/2012/11/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring_20.html

Jenis Pesawat Sederhana : Tuas

TUAS / PENGUNGKIT

Tuas (lever,dalam Bahasa Inggris) atau pengungkit adalah salah satu pesawat sederhana yang digunakan untuk mengubah efek atau hasil dari suatu gaya. Hal ini dimungkinkan terjadi dengan adanya sebuah batang ungkit dengan titik tumpu (fulcrum), titik gaya (force), dan titik beban (load) yang divariasikan letaknya. Contoh penggunaan prinsip pengungkit adalah gunting, linggis, dan gunting kuku. pada masa ini, tuas sudah banyak dikembangkan menjadi berbagai alat yang berguna dalam kehidupan sehari-hari. gunting kuku adalah salah satu alat fisika yang menggunakan prinsip tuas.

Pengungkit adalah alat untuk mengangkat atau mengungkit benda. Pengungkit bisa berupa sebilah kayu, bambu, atau logam yang diberi gaya pada salah satu sisinya. Gaya yang diberikan pengungkit disebut kuasa. Tuas/pengungkit berfungsi untuk mengungkit, mencabut atau mengangkat benda yang berat. Perhatikan gambar berikut !

Keterangan : 
A = titik kuasa
T = titik tumpu
B = titik beban
F = gaya kuasa (N)
w = gaya beban (N)
lk = lengan kuasa (m)
lb = lengan beban (m)

Pada pengungkit terdapat bagian-bagian yang diuraikan sebagai berikut.
1. Titik kuasa yaitu daerah atau tempat kita memberikan gaya.
2. Titik tumpu yaitu tempat alat bertumpu.
3. Titik beban, yaitu titik tempat dimana beban berada.
4. Gaya kuasa yaitu gaya yang diberikan ketika mengangkat benda.
5. Gaya beban yaitu beban yang akan diangkat. Satuannya Newton.
6. Lengan kuasa yaitu jarak antara titik tumpu dengan kuasa.
7. Lengan beban yaitu jarak titik tumpu dengan beban.

Prinsip Kerja Tuas
Ketika kita akan mengangkat benda dengan menggunakan tuas, maka kita harus meletakkan benda di salah satu ujung pengungkit (tuas) kemudian memasang batu atau benda apa saja sebagai penumpu dekat dengan benda. Selanjutnya tangan kita memegang ujung batang pengungkit dan menekan batang pengungkit tersebut secara perlahan-lahan sampai benda dapat diangkat atau bergeser.

Berdasarkan letak titik tumpu, beban, dan kuasanya, pengungkit dibagi menjadi 3 jenis yaitu :

a. Tuas Jenis pertama

Yaitu tuas yang kedudukan titik tumpunya terletak diantara titik beban dan titik kuasa.
Peralatan yang termasuk tuas jenis pertama adalah pemotong kuku, tang, gunting, linggis, dan jungkat-jungkit.

Peralatan yang menggunakan tuas jenis 1

b. Tuas Jenis kedua

Yaitu tuas yang kedudukan titik bebannya terletak diantara titik tumpu dan titik kuasa.

Peralatan yang termasuk tuas jenis kedua ini di antaranya adalah gerobak beroda satu, alat pemotong kertas,  alat pemecah kemiri, dan pembuka tutup botol.

Peralatan yang menggunakan tuas jenis 2

c. Tuas Jenis ketiga

Yaitu tuas yang kedudukan titik kuasanya berada diantara titik beban dan titik tumpu. 

Peralatan yang termasuk tuas jenis ketiga yaitu sekop, penjepit roti, stappler, dan pinset.

Peralatan yang menggunakan tuas jenis 3

Keuntungan Mekanik Tuas
Dengan menggunakan tuas, beban kerja terasa lebih ringan. Itu berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh dari pesawat sederhana seperti demikian dinamakan dengan keuntungan mekanik. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.

Sumber :
https://id.wikipedia.org/wiki/Tuas
https://www.juraganles.com/2016/12/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring-katrol-roda-berporos.html

Jenis Pesawat Sederhana : Katrol

Katrol

Katrol merupakan roda yang berputar pada sebuah poros yang diberi tali atau rantai pada bagian sisinya. Katrol berguna untuk mengangkat benda atau menarik suatu beban. Pada prinsipnya, katrol merupakan  pengungkit karena memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi empat, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol ganda (takal), dan blok katrol.
a. Katrol tetap 
Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berubah pada saat digunakan dan cara menariknya dari bawah.Katrol tetap adalah katrol yang kedudukannya selalu tetap di suatu tempat seperti pada Gambar 13 dibawah ini.

Gambar 13.  Katrol Tetap

Bagian-bagian katrol adalah

Fb = gaya beban

Fk =  gaya kuasa

lb  =  AO = lengan beban

lk  =  OB = lengan kuasa

Katrol berfungsi untuk membelokkan gaya sehingga berat beban tetap sama dengan gaya kuasanya tetapi dapat dilakukan  dengan mudah. Keuntungan mekanis katrol tetap sama dengan satu. Katrol tetap digunakan untuk menimba air.

Keuntungan mekanis katrol tetap dapat dirumuskan:

Keuntungan mekanik
1. Gaya tarik benda sama besar dengan gaya berat benda.
2. Dapat mengubah arah gaya ke bawah atau samping untuk mengangkat benda.
3. Arah kuasa (gaya) searah dengan gaya berat benda.
Contoh peralatan yang menggunakan katrol tetap adalah tiang bendera, kerekan timba sumur , dan kerekan sangkar burung.

b. Katrol bebas
Katrol bebas yaitu katrol yang posisinya selalu berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. 
Keuntungan mekanik
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah gaya yang diperlukan untuk menarik benda lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan katrol tetap. 
Katrol jenis ini sering digunakan tukang bangunan untuk mengangkat barang-barang pada bagunan bertingkat tinggi.

c. Katrol ganda /takal
Katrol ganda merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol ganda, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat serta bergeraknya ke atas.Katrol gabungan dapat memiliki keuntungan mekanik yang besar. Keuntungan mekanik katrol gabungan sama dengan jumlah tali  yang  menyokong  berat  beban.

Keuntungan mekanik
Menggunakan katrol ganda memerlukan gaya yang lebih kecil dibandingkan dengan katrol bebas dan katrol tetap. Namun katrol ganda bergantung pada banyaknya tali yang dipergunakan untuk mengangkat beban. 

d. Blok katrol
Blok katrol adalah gabungan dari beberapa katrol yang dipasang secara berdampingan. Dengan blok katrol ini gaya yang kita keluarkan untuk memindahkan beban semakin kecil. Makin banyak roda blok katrol, makin kecil gaya yang dibutuhkan untuk pemindahan beban. Blok katrol biasanya dipergunakan pada mesin-mesin penggerak. Dalam keseharian, blok katrol sering digunakan untuk mengangkat benda berat, misalnya peti kemas di pelabuhan.

e. Katrol bergerak

Katrol  bergerak  adalah  katrol  yang  bila  sedang  bekerja  kedudukan  selalu berpindah tempat mengikuti gerak beban seperti pada Gambar 14.

Gambar 14.  Katrol Bergerak

Titik  tumpu  katrol  tunggal bergerak  berada  di  titik  A.  Lengan  beban  lb  adalah  jarak AO  dan  lengan  kuasa  lk adalah  jarak  AB. Berat beban  adalah Fb dan gaya kuasa (F) adalah FkDengan  demikian,  berlaku persamaan sebagai berikut.

lk = 2 lb

Jadi, keuntungan mekanis katrol tunggal bergerak adalah:

Adapun  besar  gaya  kuasa  yang  harus  dilakukan  untuk mengangkat beban adalah

Sumber : 

https://prodiipa.wordpress.com/kelas-viii/pesawat-sederhana/katrol/

https://www.juraganles.com/2016/12/pesawat-sederhana-tuas-bidang-miring-katrol-roda-berporos.html