Konsep Dasar IPA

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG

Manusia diberi anugerah akal oleh Tuhan Yang Maha Kuasa. Dengan akalnya manusia dapat mengembangkan dirinya, bekerja mengolah dan mengelola alam, yang semuanya dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya.Tenaga manusia terbatas, Banyak pekerjaan yang tidak dapat diselesaikan jika hanya mengandalkan tenaga yang ada. Tetapi manusia selalu berusaha untuk memperoleh hasil yang dengan tenaga yang sehemat-hematnya. Untuk itu, manusia selalu berusaha menciptakan alat yang dapat membantu dan mempermudah melakukan kegiatan. Dengan tenaga yang ada manusia dapat mengangkat beban yang lebih berat daripada berat badanya sendiri. Banyak cara yang dilakukan oleh manusia dalam usaha mempermudah melakukan kegiatannya. Ada yang menggunakan katrol, dongrak dan ada pula yang menggunakan tuas. Alat alat seperti tersebut disebut “pesawat sederhana’’. Dengan pesawat beban manusia dalam bekerja untuk memenuhi kebutuhan hidupnya menjadi semakin ringan dan mudah. Manusia tidak perlu lagi untuk mengeluarkan energi yang besar sehingga menguras tenaga ketika bekerja. Penggunaan pesawat ini banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari hari, Misalnya ketika kita memotong kita menggunakan pisau atau gunting, tukang kayu mencabut paku dengan palu pencabut paku, orang menaikan drum minyak ke dalam truk dengan kayu yang diletakan secara miring, orang menggunakan tangga untuk naik ke atap rumahnya, orang menggunakan katrol ketika mengambil air dari sumur dan sebagainya. Pesawat tersebut untuk memudahkan pekerjaan sehari- hari.

1.2  RUMUSAN PERTANYAAN

1.      Apakah yang di maksud pesawat sederhana?

2.      Apakah jenis- jenis pesawat sederhana?

3.      Bagaimana prinsip kerja pengungkit?

4.      Apakah bidang miring dapat meringankan pekerjaan kita?

5.      Dapatkah katrol meringankan  pekerjaan kita?

6.      Apakah roda dapat meringankan pekerjaan kita?

1.3  TUJUAN DAN MANFAAT

1.      Memahami apa yang dimaksud pesawat sederhana

2.      Memahami apa saja yang termasuk jenis pesawat sederhana

3.      Mengetahui prinsip kerja pengungkit.

4.      Mengetahui jika bidang miring dapat meringankan pekerjaan kita

5.      Mengetahui jika katrol dapat meringankan pekerjaan kita

6.      Mengetahui jika roda dapat membantu pekerjaan kita

BAB 2

PEMBAHASAN DAN PENERAPAN

2.1  PEMBAHASAN RUMUSAN PERTANYAAN

2.1.1. Pesawat Sederhana

Setiap alat yang berguna untuk memudahkan pekerjaan manusi disebut pesawat. Pesawat ada yang rumit dan ada yang sederhana. Tujuan menggunakan pesawat sederhana adalah untuk :

a.       Mengubah arah gaya yang kita lakukan

b.      Menempuh jarak yang lebih jauh atau memperbesar kecepatan

c.       Menempuh jarak yang lebih jauh atau memperbesar kecepatan

Cara kerja pesawat sederhana sangat sederhana: kita memberikan gaya di salah satu ujungnya dan kita akan mendapatkan gaya yang berbeda besarnya di ujung lain (biasanya gaya yang dihasilkan lebih besar). Pada saat embuka tutup botol, gaya yang kita berikan di ujung alat pembuka sangat kecil. Tetapi, oleh alat pembuka tutup botol gaya tersebut diperbesar sehingga mampu membuka tutup botol.

Jadi, pesawat sederhana digunakan untuk mempermudah pekerjaan berat menjadi mudah dan ringan.

Pesawat sederhana dikelompokan menjadi :

a.       Tuas(Pengungkit)

b.      Bidang miring

c.       Katrol

d.      Roda berporos

Pesawat yang terbentuk dari pesawat sederhana disebut pesawat rumit. Jadi gabungan dari pesawat sederhana adalah pesawat rumit.

Misalnya :

a.          Mesin Jahit

b.         Sepeda

c.          Becak

2.1.2  Prinsip Kerja Pengungkit

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melihat orang melakukan pekerjaan dengan menggunakan alat. Orang mengangkat mobil dengan menggunakan dongkrak, mencabut paku dengan menggunakan kakatua. Alat yang digunakan hampir semua merupakan batang. Batang itu ditumpu pada suatu titik. Titik tempat batang itu ditumpu disebut Titik Tumpu. Alat untuk mempermudah melakukan kegiatan yang menyerupai batang seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini disebut pengungkit. Pada waktu menggunakan pengungkit kita mengadaan gaya pada pengungkit itu. Gaya yang kita adakan itu disebut kuasa titik tenpat kuasa itu diadakan disebut titik kuasa. Titik tempat beban disebut titik beban. Jarak antara titik tumpu dan titik kuasa disebut jarak kuasa. Jarak antara titik tumpu dan titik beban disebut jarak beban.

Tuas atau pengungkit ada banyak jenisnya :

a.    Pengungkit jenis 1

Titik tumpu terletak di antara kuasa dan beban.

b.   Pengungkit jenis Kedua

Beban terletak diantara titik tumpu dan kuasa

c.    Pengungkit jenis ketiga

Kuasa terletak diantara beban dan titik tumpu

2.1.3 Bidang Miring Meringankan Pekerjaan Kita

Sering kita melihat pekerja- pekerja yang mengangkat benda dengan menggunakan bidang miring. Bidang miring ialah alat pembantu yang permukaanya dibuat miring. Bidang miring dapat mempermudah pekerjaan kita. Bidang miring dapat mempermudahkan pekerjaan kita. Dengan menggunakan bidang miring gaya yang diperlukan lebih kecil daripada jika benda itu diangkat langsung. Sifat bidang mirirng ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Selain untuk mempermudah mengangkat benda, bidang miring ini digunakan untuk pembuatan jalan. Jalan yang menuju ke puncak gunung, jalan untuk menuju dibuat berkelok-kelok. Dengan dibuat berkelok-kelok jalan itu menjadi landai menyerupai bidang miring. Dengan demikian, kita akan lebih mudah untuk mencapai gunung. Tangga untuk naik ke bangunan yang lebih tinggi selalu dibuat berbelok-belok. Tangga itu dibuat miring atau landai . dengan demikian, orang akan mudah mencapai tempat yang lebih tinggi.

Benda lain yan dibuat dengan menggunakan prinsip bidang miring ialah ulir atau dinamakan juga sekrup dan juga pisau atau kapak.

2.1.4 Katrol Meringankan Pekerjaan Kita

Pada jaman dulu orang menimnba air dengan menarik tali timba. Supaya pekerjaan itu dapat dilakukan lebih mudah, kemudian orang menggunakan pengungkit. Dengan alat ini saja manusia belum puas. Kemudian ia mencari alat lain yaitu dengan menggunakan katrol atau disebut kerekan.

Dengan menggunakan katrol kita dapat mengubah arah gaya yang kita gunakan untuk mengangkat benda. Menarik ke atas lebih sulit daripada menarik ke bawah. Kita dapat menarik tali pengikat benda langsung ke atas tetapi tidak menyenangkan. Oleh karena itu, orang lebih suka mengangkat benda dengan cara menarik tali pengikat benda itu kearah bawah.

Usaha memperkecil gaya untuk mengangkat benda dilakukan dengan menggunakan dua buah katrol. Katrol itu terdiri atas katrol bebas dan katrol tetap. Katrol tetap yaitu katrol yang tetap tempatnya. Katrol bebas yaitu katrol yang bebas bergerak. Katrol bebas ini dikaitkan pada tempat yang tetap dan ujung lainya sebagai penarik.

2.1.5 Roda membantu pekerjaan

Roda berporos adalah roda yang dihubungkan dengan porosnya yang dapat berputar secara bersama-sama.

Roda adalah bundar, objek-objek dengan berbagi bentuk mempunyai masing-masing kecepatan untuk meluncur seperti balok yang berbntuk kotak dan kelereng yang berbentuk bundar, saat diluncurkan bersama-sama kita dapat mengetahu bahwa benda yang tidak mempunyai sisi akan meluncur dengan cepat oleh karena itu roda digunakan dalam berbagai macam alat transportasi.

2.2  PENERAPAN

Untuk mengajarkan pada siswa pada tingkat dasar tentang ilmu sains tentulah  bukan sebuah hal yang mudah, setiap guru mempunyai cara masing- masing untuk membuat siswa nya mengerti dengan apa yang disampaikan, untuk bab pesawat sederhana ini tentunya siswa akan lebih cepat paham dengan melakukan praktikum secara langsung Karen pesawat sederhana nantinya akan bermanfaat bagi kehidupan sehari hari.

2.2.1  Prinsip Kerja Pengunkit

Alat  :

1.         Model pengungkit

2.         Karet gelang

3.         Pemberat (umpamanya batu)

4.         Mistar

Beban  digantung (batu) pada jarak 20 cm dari titik tumpu.  karet gelang diikatkanpada jarak 5 cm dari titik tumpu. Pengunkit dibuat seimbang dengan cara menarik karet ke bawah. Panjang karet diukur . karet gelang dipindahkan ke jarak 10 cm. Pengungkit dibuat seimbang. Panjangnya diukur. Jaraknya dipindahkan ke 15 cm. Panjangnya diukur kembali lalu dilakukan pengukurn pada jarak 20 cm dan 25 cm.

           Kemudian mengisi data pengamatan pada table

JARAK BEBAN	JARAK KUASA	PANJANG RENTANGAN KARET
20 cm	5 cm	… cm
20 cm	10 cm	… cm
20 cm	15 cm	… cm
20 cm	20 cm	… cm
20 cm	25 cm	… cm

Dalam hal ini yang diubah-ubah adalah :

a.       Jarak beban

b.       jarak kuasa

c.        panjang rentangan karet 

d.       kayu pengungkit

SEMAKIN PANJANG RENTANGAN KARET ITU SEMAKIN BESAR GAYA YANG BEKERJA PADA TITIK KUASA.

 maka nanti akan didapat kesimpulan :

KUASA YANG DIPERLUKAN AKAN SEMAKIN BESAR BILA JARAK KUASA DARI TITIK TUMPU SEMAKIN PENDEK

KUASA YANG DIPERLUKAN AKAN SEMAKIN KECIL BILA JARAK KUASA DARI TITIK TUMPU SEMAKIN PANJANG

 

2.2.2 Bidang miring mempermudah pekerjaan kita

Alat :

1.      Balok beroda dan mobil-mobilan

2.      Pegas

3.      Papan

4.      Papan ganjal

Meletakan balok beroda itu pada papan landas. Mengikat balok dengan pegas pada papan landas.. Memiringkan papan landas, sehingga papan merupakan bidang miring. Mengukur panjang pegas. Menegakan papan landas. Mengukur panjang pegas.

Mengisi table pengamatan

Panjang pegas pada waktu papan landas
Mendatar	Miring	Tegak Lurus
… cm	… cm	… cm

MAKIN TEGAK ARAH BENDA ITU DIANGKAT , MAKIN BESAR TENAGA YANG DIPERLUKAN

            Yang nantinya akan di dapat kesimpulan

2.2.3 Katrol mempermudah pekerjaan kita

PERCOBAAN 1

Alat :

1.      Katrol ‘

2.      Pegas

3.      Tempat menggantungkan katrol

4.      Tali

5.      Wadah

6.      Anak timbangan atau pemberat

Menggantungkan wadah berisi pemberat pada pegas. Mengukur panjang pegas dengan mistar. Menggantungkan katrol. Kemudian, menggantungkan wadah berisi pemberat tali pada katrol. Salah satu ujungnya diikat pada pegas. Panjang pegas diukur yang menggunaan katrol dan tidak menggunakan katrol

PERCOBAAN 2

Alat :

1.      Dua buah katrol

2.      Tali pengikat

3.      Beban (wadah berisi pemberat)

4.      Pegas

5.      Mistar

Memasang dua buah katrol, pegas dan beban digunakan seperti percobaan 1. Dengan demikian perbedaan antar percobaan 1 dan 2 adalah jumlah katrol dan panjang tali.

Dan akan diperoleh table

Mengangkat Beban	Panjang renggangan pegas
Tanpa katrol	… mm
Menggunakan satu katrol	… mm
Menggunakan dua katrol	… mm

Dan akan diperoleh kesimpulan

SEMAKIN BANYAK KATROL YANG DIGUNAKAN MAKA GAYA ATAU USAHA YANG DIGUNAKAN AKAN SEMAKIN SEDIKIT

 

2.2.4  Roda memudahkan Pekerjaan

  Bahan :

1.      Bola

2.      Boks kecil

3.      Balok’botol

4.      Papan

Meniupkan masing-masing alat untuk menyeberangi papan yang dibuat miring dan melihat benda mana yang lebih cepat sampai

 Dan di dapat kesimpulan

BENDA DENGAN BENTUK BULAT (RODA) LEBIH MUDAH DAN CEPAT UNTUK DIGERAKAN

 

BAB 3

PENUTUP

3.1 isi

Dalam kehidupan sehari-hari, Manusia selalu berusaha untuk melakukan kerja secara efisien dan mudah dengan menciptakan bermacam-macam alat. Alat yang mempermudah melakukan usaha atau kerja disebut pesawat. Dengan mempergunakan pesawat atau mesin, pekerjaan dapat dilakukan dengan baik, lebih cepat, lebih mudah dan lebih murah.

Manusia sering menggunakan roda untuk memindahkan suatu benda, pengungkit digunakan untuk mengangkat suatu benda, dan katrol digunakan untuk menimba air dari dalam sumur. Alat-alat tersebut dinamakan “PESAWAT SEDERHANA”. Pesawat sederhana adalah suatu alat yang dapat di gunakan untuk mempermudah melakukan suatu pekerjaan/kerja/usaha.

Setiap pesawat atau mesin memerlukan energi dan usaha, mulai dari mesin yang dirancang dengan teknik tinggi dengan rangkaian peralatan yang kompleks seperti mesin pembangkit listrik, mesin mobil, mesin uap sampai kepada pesawat yang dirancang sangat sederhana dan menggunakan bahan yang sederhana pula, disebut pesawat sederhana. Tenaga yang diperlukan untuk menjalankan pesawat sederhana berasal dari tenaga otot.

Mesin pembangkit listrik, tenaganya yang diperlukan dari tenaga air yang mengalir dari sebuah danau. Mesin mobil, tenaga yang diperlukan berasal dari bahan bakar minyak  seperti bensin dan minyak solar.

 Dalam kehidupan sehari-hari, terdapat 6 jenis pesawat sederhana yaitu, bidang miring, baji, sekrup, tuas, katrol, dan roda bergandar. Pesawat sederhana lain yang tidak termasuk pada keenam pesawat sederhana itu adalah pada modifikasi atau kombinasi dari dua pesawat sederhana itu atau lebih. Pesawat sederhana itu adalah kampak, pahat, gunting, linggis, palu, dongkrak dan lain-lain.

Pesawat sederhana dibuat dengan maksud :

1.          Melipatgandakan gaya atau kemampuan.

2.          Memperbesar kecepatan atau untuk menempuh jarak yang lebih besar.

3.          Mengubah arah kerja yang kita lakukan.

        Pesawat sederhana tidak menyimpan atau menciptakan kerja, melainkan mengubah sebuah gaya yang kecil bergerak dengan menempuh perpindahan yang besar, menjadi sebuah gaya yang besar bergerak dan menempuh perpindahan yang kecil, atau sebaliknya.

        Gaya yang kita berikan misalnya 5N, dilakukan pada pesawat sederhana dan kita menempuh jarak 2 m, maka oleh pesawat itu gaya menjadi 10 N dan perpindahan menjadi 1 m. Usaha yang dilakukan tetap sama sebesar 5N x 2 = 10 N x 1

3.1.1 Tuas/pengungkit

Alat ini terbuat dari batang. Ujung batang yang satu dikenakan pada benda dan ujung lainnya sebagai tempat pegangan. Di dekat ujung pengungkit yang dekat beban diberi tumpuan. Tuas adalah alat yang digunakan untuk mengungkit/memindahkan beban dengan menggunakan gaya yang lebih kecil dari beban yang diangkat.

 Contoh : gunting, papan jungkat-jungkit, tang, pencabut paku, gerobak dorong roda 1, pipet, sekop, dan lain-lain.

Pada tuas / pengungkit berlaku aturan sebagai berikut :

Kesetimbangan tuas = beban x lengan beban = kuasa x lengan kuasa

W x Lb = F x Lk atau W x Lw

 

Perbandingan antara beban (W) dengan kuasa (F) disebut keuntungan mekanik (KM)

Perhatikan pembuka botol. Jika kita menggunakan pembuka botol, kita mengangkat pegangan, melakukan usaha pada pembuka botol itu. Pembuka itu mengangkat tutup botol, melakukan usaha padanya. Usaha yang dilakukan pesawat disebut usaha keluaran , Usaha yang kita keluarkan disebut .

Gaya yang kita kerahkan pada pesawat disebut gaya kuasa , gaya yang dikerahkan pesawat terhadap beban disebut gaya beban, . Perbandingan gaya beban terhadap gaya kuasa, , disebut keuntungan mekanik, KM, pesawat itu

 

F= kuasa (N)

Lf=Lk = lengan kuasa (m)

W = beban (N)

Lw=Lb = lengan beban (m)

Beban adalah titik dimana beban diletakkan. Lengan beban adalah jarak antara titik beban dan titik tumpu. Lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu dengan titik kuasa. Kuasa adalah titik dimana gaya/tenaga diberikan.

 Tuas hanya mempermudah usaha, tetapi tidak mengurangi usaha yang dilakukan. Berdasarkan letak titik tumpu, titik beban, dan titik kuasa kita mengenal tiga jenis tuas sebagai berikut :

a.       Tuas Jenis I,

 yaitu tuas dengan titik tumpu diantara titik beban dan titik kuasa. Contoh tuas ini adalah tang, gunting, papan jungkat-jungkit, neraca, linggis, palu untuk mencabut paku, portal penutup ujung jalan, pemikul beban.

b.      Tuas Jenis II, yaitu tuas dengan titik beban diantara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh tuas ini adalah pemotong pelat logam, pemotong kertas, gerobak dorong beroda 1, tuas perejang.

c.       Tuas Jenis III, yaitu tuas dengan titik kuasa diantara titik tumpu dan titik beban.

Contoh tuas ini adalah penjepit roti, pinset, singkup, jepitan, sekop, mesin penggerok sungai, mobil derek.

 

3.1.2 Katrol

        Katrol digunakan untuk mempermudah dalam mengangkat beban. Keuntungan katrol tunggal adalah termasuk pesawat sederhana dibuat untuk mengubah arah, beban harus di angkat ke atas, ditarik ke bawah melalui katrol tunggal. Berdasarkan prinsip kerjanya ada dua jenis katrol yaitu katrol tetap dan katrol bergerak.

a.       Katrol tetap

 Katrol tetap adalah katrol yang tidak bergerak, terikat pada suatu titik tumpu. Katrol tetap dapat dianggap sebagai tuas yang mempunyai lengan beban dan lengan kuasa sama panjang. Keuntungan mekanis pada katrol tetap dapat dirumuskan :

       

 Gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda mempunyai arah ke bawah. Oleh karena itu, pekerjaan terasa lebih mudah dilakukan jika dibandingkan dengan arah gaya ke atas. Contoh katrol tetap adalah katrol yang digunakan untuk mengambil air di sumur. Orang akan lebih mudah mengambil air dari dalam sumur dengan menarik tali pada katrol dengan arah ke bawah, jika dibandingkan dengan menarik tali ke atas dalam mengambil air langsung dari dalam sumur. Katrol Tunggal Tetap

b.      Katrol bergerak

 Katrol bergerak adalah katrol yang ikut bergerak pada saat kuasa bekerja. Katrol bergerak mempunyai prinsip kerja yang sama dengan tuas yang mempunyai titik beban diantara titik tumu dan titik kuasa. Pada katrol bergerak, salah satu ujung tali di anggap tetap, ujung tali yang lain di tarik ke atas. Benda yang akan diangkat digantung pada poros katrol. Keuntungan mekanis katrol bergerak besarnya sebagai berikut :

Rumus :

KM = Berat beban / kuasa =

Keuntungan mekanis katrol bergerak dapat juga dengan melihat banyaknya tali yang menggantung pada katrol bergerak tersebut. Misalnya tali yang menggantung pada katrol bergerak ada dua buah, maka keuntungan mekanis (KM) katrol itu ada 2.

Jadi

c.       Katrol Takal

        Takal adalah katrol majemuk yang terdiri atas katrol-katrol tetap dan katrol-katrol bergerak. Kegunaan katrol ini adalah untuk mengangkat benda yang berat agar mendapatkan keuntungan mekanis yang besar.

 

Rumus : F = 1/3 W, KM = W/F = 3

3.1.3 Bidang Miring

Bidang miring adalah alat yang dapat mempermudah kerja. Bidang miring biasa digunakan untuk memindahkan barang dari lantai ke truk (seperti peti). Supaya peti dapat bergerak ke atas harus didorong atau ditarik dengan gaya sebesar F. Berapa besar gaya F, jika panjang bidang miring s dan tinggi truk dari lantai adalah h?

Rumus

 

F = kuasa (N)

W = berat (N)

H = tinggi bidang miring (m)

S = panjang bidang miring (m)

Contoh bidang miring adalah ulir, tangga, pahat, gergaji, baji, pisau.

Prinsip kerja bidang miring dapat dijelaskan sebagai berikut : sebuah peti berisi peralatan massanya 200 kg atau beratnya kurang lebih 2000 N. Gaya berat peti arahnya ke bawah. Bila kemampuan satu orang hanya dapat mengangkat beban 500 N vertikal ke atas, maka untuk mengangkat peti ke atas truk diperlukan tenaga 4 orang. Seluruh berat peti itu tertimpah kepada keempat orang itu. Tiap orang harus memberi gaya masing-masing 500 N vertikal ke atas.

Kerja untuk mengangkat peti itu ke atas truk dapat di permudah cukup dengan tenaga satu orang, bila menggunakan pesawat sederhana bidang miring. Berat peti tidak tertimpah seluruhnya lagi kepada orang yang mengangkat peti itu, tetapi sebagian tertimpah kepada bidang miring.

Papan yang panjangnya AB = l meter, ujung A diletakkan pada truk dan ujung B di atas tanah. Berat peti W = 2000 N arahnya vertikal ke bawah. Gaya yang diberikan seseorang untuk mendorong peti adalah sebesar F, arahnya sejajar bidang miring ke atas. Gaya F itu diperlukan untuk melawan sebagian berat peti sebesar H yang arahnya ke bawah sejajar bidang miring. Sebagian lagi dari berat peti W, menimpah bidang miring tegak lurus sebesar T arahnya ke bawah.

Kalau diperlukan gaya F ke atas sejajar bidang miring untuk mendorong peti itu, maka harus ada gaya ke bawah berlawanan dengan gaya F. Gaya yang melawan gaya F berasal dari sebagian berat peti W, yang besarnya H. Bagian lain dari berat peti yaitu gaya T, menekan papan tegak lurus ke bawah, sehingga papan dapat melengkung.

Bidang miring, termasuk pesawat sederhana yang dibuat untuk memperoleh gaya yang lebih besar atau melipatgandakan kemampuan kita. Peti yang beratnya 2000 N yang tidak dapat diangkat oleh tenaga satu orang bila diangkat vertikal ke atas, tetapi dapat di dorong oleh satu orang dengan bantuan bidang miring.

Sepanjang bidang miring orang yang mendorong peti itu sampaik ke ujung A dari ujung B, melakukan usaha sebesar usaha = F x l. Kalau peti diangkat vertikal ke atas dari C ke ujung A, maka usaha yang dilakukan sebesar usaha W x h.

 Persamaan ini, dapat juga diperoleh dari kesebangunan segitiga. Segitiga siku-siku yang mengandung panjang sisi berat w x H, sebangun dengan segitiga siku-siku ABC. Maka perbandingan sisi-sisi :

. =

 Besarnya gaya H = gaya dari orang yang mendorong peti itu, maka F x l= w x h.

Keuntungan mekanik adalah suatu bilangan yang menyatakan pelipatgandaan hasil dari suatu pesawat sederhana terhadap gaya atau jarak perpindahan. Untuk bidang miring keuntungan mekanik adalah = l/h.

        Efisiensi bidang miring adalah :

Efisiensi =.

Bila papan licin, usaha input yang dilakukan Fxl sama dengan Hxl dan sama dengan usaha out-put yang dilakukan bidang miring w x h. Papan bidang miring tidak selamanya licin sempurna. Pada kenyataannya bila peti bergerak sepanjang papan bidang miring, peti mengalami gaya gesekan dari papan, yang arahnya berlawanan dengan arah gerak peti. Gaya gesekan bekerja pada bidang singgung permukaan papan dengan alas peti. Sebab itu gaya yang diberikan untuk mendorong peti ke atas sebesar F harus melawan gaya H dan gaya gesekan G. Maka gaya yang diberikan F= H + G.

Makin besar sudut kemiringan atau makin tegak papan bidang miring, makin besar gaya H yang harus di lawan, dan makin sulit pula mendorong peti ke atas. Sebaliknya makin kecil sudut kemiringan atau makin pendek tinggi h dari ujung atas papan bidang miring, makin kecil gaya H yang harus dilawan dan makin mudah pula mendorong peti ke atas.

3.1.4 Baji

 Baji sebenarnya mempunyai prinsip yang sama dengan bidang miring. Perbedaannya adalah kalau pada bidang miring, bendanya yang bergerak sepanjang bidang miring dan bidang miringnya tetap, sedangkan pada baji bagian bidang miringnya yang bergerak menembus benda. Lagipula, baji mempunyai bidang miring rangkap.

 Baji terbuat dari besi gunanya untuk membelah batang kayu, batu karang, memotong-motong benda keras seperti lantai dan sebagainya. Makin tipis bentuk sebuah baji, makin mudah baji itu menembus kayu atau benda-denda keras, sama halnya dengan peti melalui bidang yang sudut kemiringannya kecil.

Alat-alat yang menggunakan prinsip baji adalah kampak, paku, pahat, jarum, pemeras jeruk, bajak, peniti dan pisau.

3.1.5 Sekrup

Sekrup sebenarnya adalah bidang miring yang dililitkan pada sebuah tabung sehingga lilitannya berbentuk spiral. Jarak dua puncak atau jarak antara dua ulir-ulir sekrup disebut interval sekrup.

        Keuntungan mekanik sekrup adalah : 2vir/d

Keuntungan mekanik sekrup dapat diperbesar dengan cara memperkecil interval sekrup d dan memperbesar lengan sekrup gaya r. Tetapi, memperkecil interval sekrup mengakibatkan sekrup sukar diputar atau sekrup berat diputar.

Alat-alat yang menggunakan prinsip sekrup antara lain dongkrak sekrup, mur, baut, ccatok dan lain-lain. Sekrup akan mudah diputar, bila sekrup di gosok dengan minyak untuk mengurangi gaya gesekan.

3.1.6 Roda Bergandar

Roda bergandar adalah susunan dua buah roda yang jari-jarinya berbeda. Roda bergandar terdiri atas sebuah roda atau alat pemutar yang dihubungkan dengan sebuah gandar yang dapat berputar bersama-sama. Oleh karena keliling roda lebih besar daripada keliling gandar, diperoleh keuntungan mekanik berwujud gaya. keuntungan mekanik roda bergandar KM = jari-jari roda/ jari-jari roda bergandar.

3.1.7 Kekekalan Energi dan Keuntungan Mekanik

   Anda perhatikan pembuka  botol, jika Anda menggunakan pembuka botol, anda mengangkat pegangan, melakukan usaha pada pembuka botol itu. Pembuka itu mengangkat tutup botol, melakukan usaha padanya. Usaha yang dilakukan disebut usaha masukan, W₁. Usaha yang dikeluarkan pesawat disebut usaha keluaran W_0.

Gaya yang dikerahkan pada pesawat disebut gaya kuasa, F_k. gaya yang dikerahkan pesawat terhadap beban disebut gaya beban F_b. Perbandingan gaya beban terhadap gaya kuasa, disebut keuntungan mekanik, KM, pesawat itu atau

Kita dapat menghitung keuntungan mekanik pesawat dengan menggunakan definisi usaha. Usaha masukan, W₁, adalah hasil kali gaya kuasa, F_k, dengan perbindahan tangan anda,d_k..

=F_k d_k

Usaha keluaran, W₀, adalah hasil kali gaya beban, F_b, dengan perbindahan beban.

W₀ = F_b d_b

Untuk pesawat yang ideal, tidak ada gaya disipasi ( misalnya tidak ada energy yang diubah menjadi energy panas karena gesekan), sehingga

W₁=W₀

F_k.d_k= F_b.d_b

Persamaan ini dapat ditulis ulang

=

Jadi untuk pesawat yang ideal kita dapat menentukan keuntungan mekanik ideal,KMI, yaitu :

Pada pesawat yang sebenarnya, tidak semua usaha masukan menjadi usaha keluaran (sebagian  menjadi energy panas ). Efisiensi sebuah pesawat didefinisikan sebagai perbandingan usaha keluaran terhadap usaha masukan, atau

x100%

Untuk pesawat ideal, W₀=W_t, sehingga W₀/W₁ = 1, dan efesiensinya 100%. Kita dapat pula menyatakan efisiensi ini dalam bentuk keuntungan mekanik.

KMI sebuah pesawat ditentukan oleh rancangan pesawat itu. Pesawat yang efisien memiliki KM, yang hampir sama dengan KMI.

3.1.8 Pesawat Sederhana dan Pesawat Gabungan

Semua pesawat, bagaimanapun kompleksnya, merupakan gabungan dari 6 jenis pesawata sederhana. Pesawat tersebut adalah pengungkit,katrol,roda dan poros, bidang miring, baji dan sekrup. Pedal sistem roda dan poros.KMI semua pesawat ini adalah perbandingan jarak gerakan titik kuasa dengan titik beban. Sebagai contoh, KMI pengungkit dan roda dan poros adalah perbandingan jarak gaya kuasa terhadap titik tumpu  dengan jarak beban terhadap titik tumpu. Bentuk umum roda dan poros adalah pasangan gir.KMI pasangan gir ini adalah perbandingan dua jejari gir tersebut.

Pesawat gabungan mengandung dua atau lebih pesawat sederhan yang berhubungan, sehingga gaya beban pada pesawat sederhana menjadi gaya kuasa pada pesawat kedua. Sebagai contoh pada sebuah sepeda, pedal dan porosnya (gir depan) berlaku sebagai roda dan poros.

Gaya kuasa adalah gaya kaki kita terhadap pedal F_{pada pedal}, gaya bebanya adalah gaya gir depan yang bekerja pada rantai, F_{pada rantai}. Rantai mengerahkan gaya kuasa pada gir belakang,F_{oleh rantai.}gir belakang dan roda belakang berlaku sebagi roda  dan poros. Gaya bebanyaadalah gaya yang dikerhakan roda terhadap jalan, F_{pada jalan}. Berdasarkan hokum  Newton, jalan mengerahkan gaya ke depan terhadap roda, sehingga sepeda bergerak maju.

KM pesawat gabungan ini adaah perkalian tiap-tiap KM pesawat sederhana yang menyusunya. Sebagai contoh, untuk sebuah sepeda :

KMI pada roda dan poros adalah perbandingan jejarinya. Untuk pedal :

Untuk gir belakang :

KMI untuk sepeda :

Karena kedua gir tersebut menggun dengan akan rantai yang sama, maka gigi gir itu juga sama. Oleh karena itu kita dapat mengganti jejari gir dengan jumlah gigi gir atau :

Untuk sepeda ber gir banyak(yang bisa diatur), pengendara dapat mengubah KMI pesawat tersebut dengan memilih ukuran gir depan maupun belakang. Jika jalan mendaki, pengendara menambah KMI; sesuai gir depan yang bergigi sedikit. Sebaliknya, pengendara yang ingin melaju cepat di jalan datar dapat mengurangi KMI sepedanya, dengan memilih gir depan yang bergigi banyak atau gir belakang yang bergigi sedikit.

3.2 SIMPULAN

Pesawat sederhana adalah alat bantu yang tidak menggunakan mesin atau bahan bakar yang dapat memudahkan pekerjaan manusia.

A.       Macam-macam pesawat sederhana:

1.      Pengungkit (Tuas)

·         Bagian-bagian pengungkit :

·         Titik Beban (TB), yaitu titik pada tuas tempat berat beban jatuh padanya.

·         Titik Kuasa (TK), yaitu titik pada tuas tempat bekerjanya gaya pada tuas.

·         Tiik Tumpu (TT), yaitu titk pada tuas tempat batang ditumpu.

·         Lengan Kuasa (LK), yaitu jarak antara titik kuasa ke titik tumpu.

·         Lengan Beban (LB), yaitu jarak antara titik beban dan titik tumpu.

Jenis-jenis pengungkit

·         Pengungkit jenis pertama : titik tumpunya terletak di antara beban dan kuasa. Contoh : gunting, linggis, jungkat-jungkit, dan palu.

·         Pengungkit jenis kedua : titik bebannya terletak antara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh : alat pemecah kemiri, gerobak dorong.

·         Pengungkit jenis ketiga, yaitu pengungkit yang titik uasanya terletak antara titik tumpu dan titik beban. Contoh : skop dan lengan manusia 9siku sebagai titik tumpu)

2.                  Katrol adalah pesawat sederhana yang terdiri atas roda kecil yang beralur dan dapat berputar pada porosnya.

Jenis-jenis katrol :

a.       Katrol tetap : katrol yang posisinya tidak berubah dan berada pada tempat yang kukuh. Contoh : katrol pada sumur timba

b.      Katrol bebas : katrol tang posisinya selalu berubah dan dapat dipindah-pindahkan. Kuasa yang diperlukan pada katrol bebas untuk mengangkat beban lebih kecil daripada kuasa yang dilakukan pada katrol tetap.

c.       Katrol majemuk : gabungan beberapa katrol atau katrol yang terdiri atas perpaduan katrol bebas dan katrol tetap.

3.                  Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memakai roda dan mempunyai sandaran. Contoh : setir mobil, setir kapal, roda sepedah, roda gerobak.

4.                  Bidang miring adalah suatu bidang yang permukaannya miring atau salah satu ujungnya lebih tinggi. Contoh : jalan liku di pegunungan, kapak, tangga, obeng.

3.3 SARAN

Menurut kelompok kami setelah mengetahui bahwa pesawat sederhana sangat memudahkan pekerjaan manusia maka kita harus memanaatkannya dengan baik dan lebih di inovasikan lagi seiring majunya cara berfikir generasi muda.