Jika berat badan 60 N berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik beban

Rumusrumus.com kali ini akan membahas tentang rumus bidang miring beserta gambar bidang miring dan beberapa contoh soalnya, lebih jelasnya simak penjelasan dibawah ini

Pengertian Bidang Miring

Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang mempunyai suatu sudut, yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal.

Penerapan bidang miring bisa mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh daripada jika beban itu diangkat vertikal

Rumus Bidang Miring

Rumus bidang miring dibentuk dari perpaduan antara gaya kuasa, berat benda, tinggi, dan panjang bidang miring.

Secara matematis, rumus bidang miring yaitu:

Fk x s = W x h

Keterangan Rumus :
Fk = Gaya kuasa (N)
s = Panjang bidang miring (m)
W = Berat benda (N)
h = Tinggi bidang miring (m)

Rumus Keuntungan Mekanik
W / F = s / h

Keuntungan Mekanis Tuas

Keuntungan mekanis pesawat sederhana pertama yaitu jenis pesawat sederhana yang termasuk dalam tuas atau pengungkit. Tuas dikelompokkan menjadi 3 (tiga), pengelompokan jenis tuas ini didasarkan pada letak kuasa, titik tumpu, dan beban. Tuas jenis pertama mempunyai letak titik tumpu yang berada di tengah. Untuk tuas atau pengungkit jenis ke dua mempunyai ciri-ciri letak titik beban yang terletak di tengah. Sedangkan tuas dengan titik kuasa yang terletak di tengah dikelompokkan pada kuas jenis ke tiga.

Ada tiga titik yang terdapat pada kuas, yaitu titik tumpu, beban, dan kuasa. Jarak antara titik beban dengan titik tumpu disebut lengan beban. Sedangkan jarak antara titik kuasa dengan titik tumpu disebut lengan kuasa. Keuntungan mekanis tuas diberikan melalui persamaan di bawah ini

Contoh Alat Bidang Miring

• a. tangga naik suatu bangunan bertingkat-tingkat dan berkelok-kelok untuk memperkecil gaya
• b. jalan di pegunungan berkelok-kelok supaya mudah dilalui
• c. ulir sekrup yang bentuknya menyerupai tangga melingkar
• d. baji (pisau, kater, kampak, dll)
• e. dongkrak juga merupakan suatu contoh bidang miring karena menggunakan prinsip sekrup
• f. untuk menaikkan drum keatas truk menggunakan papan kayu yang dimiringkan.

Dalam bidang miring berlaku

• a. Semakin curam suatu bidang miring, maka makin besar gaya yang diperlukan, akan tetapi jalan yang dilalui lebih pendek.
• b. Semakin landai bidang miring, maka semakin kecil gaya yang diperlukan, akan tetapi jalan yang dilalui lebih panjang.

Tujuan Bidang Miring

• Memperkecil usaha
• Mempercepat pekerjaan
• meringankan pekerjaan

Contoh Soal Bidang Miring

Contoh Soal 1.
Sebuah papan kayu dipakai untuk menurunkan sebuah drum dari truk. Tinggi truk yaitu 1,5 meter dan panjang papan 3 meter. Jika papan disandarkan pada truk, berapakah keuntungan mekanis bidang miring tersebut?

Jawab : s = 3 meter dan h = 1,5 meter. Ditanya KM….? KM = s/h KM = 3 m / 1,5 m KM = 2

Keunguntungan mekanis pada bidang miring yaitu 2.

Pernahkah kalian melihat sumur yang memiliki timba air? Jika pernah, pasti kalian melihat ada tiga komponen yang digunakan untuk alat timba air. Pertama ada tali, kedua ember, dan ketiga adalah sesuatu yang berbentuk seperti roda. Ketiga komponen itu memiliki tugasnya masing-masing, tali untuk menarik dan mengikat ember, sedangkan ember untuk menampung air, sedangkan roda untuk menjadi tumpuan agar tali bisa ditarik. Dari konsep alat timba air itu, sebenarnya kalian sudah menyaksikan secara langsung suatu pesawat sederhana yang dinamakan adalah katrol. 

Timba air digunakan agar memudahkan untuk mengambil air, mengapa tidak langsung tali dan ember saja? Di sini katrol berperan untuk membuat tenaga yang dikeluarkan oleh seseorang agar tidak berat. Jadi katrol pada dasarnya digunakan untuk membuat kerja kita lebih enteng dalam mengangkat beban. 

Lantas, apa itu katrol? 

Artikel ini akan menjelaskan mengenai pengertian katrol, jenis, dan contoh soalnya.

Pengertian Katrol

Katrol adalah salah satu jenis dari pesawat sederhana. Jadi, katrol ini digunakan untuk mempermudah suatu pekerjaan yang berat. Cara kerja katrol sendiri dilakukan dengan memanfaatkan roda yang berputar pada porosnya. 

Untuk mengangkat suatu beban, membutuhkan bantuan dari tali. Jadi tali digunakan untuk mengangkat benda dan ketika menggunakan katrol, mengangkat barang yang berat akan cenderung menjadi lebih ringan karena ada cara kerja yang membuatnya demikian. 

Keringanan yang didapatkan itu disebut dengan keuntungan mekanis. Jadi keuntungan mekanis ini adalah angka yang menjelaskan mengenai banyaknya pesawat sederhana menggandakan gaya. 

Prinsip Kerja Katrol

Pada katrol terdapat tiga titik utama, yaitu titik kuasa, titik tumpu, dan titik beban. Jadi ketiga titik itu memiliki tugasnya masing-masing. Titik kuasa digunakan untuk memberikan gaya atau bagian untuk menarik beban. 

Kemudian titik tumpu adalah letak poros berputar, sementara titik beban adalah tempat beban diletakkan. Sebenarnya, prinsip kerja dari katrol mirip dengan roda, tetapi yang membedakan adalah katrol memiliki roda yang tidak bergerak seperti roda pada kendaraan. 

Beban akan diletakkan pada ujung tali, sementara ujung tali lainnya akan digunakan untuk menarik beban. Kemudian ketika benda ditarik, arah gaya akan berubah, Jadi ketika badan kita menarik ke bawah, beban yang diangkat akan naik. 

Baca juga: Pengertian Konduksi, Jenis dan Ciri-cirinya

Jenis Katrol

Katrol terdiri dari tiga jenis, di antaranya adalah: 

Katrol tetap adalah suatu katrol yang letak porosnya tetap, sehingga tidak menyebabkan katrol berpindah tempat ketika digunakan. Jadi fungsi utama dari katrol tetap adalah untuk membantu mengangkat beban yang cenderung tidak terlalu berat dan masih bisa menggunakan tangan manusia. 

Katrol tetap ini adalah bentuk katrol sederhana yang kerap ditemui, seperti misalnya timba air sampai tiang bendera. J

Prinsip dari katrol tetap adalah gaya kuasa akan sama dengan berat beban, hal itu menyebabkan keuntungan mekanis yang didapatkan bernilai satu. 

Jadi rumus katrol tetap adalah:

F = W

Keterangan: 

F = Gaya kuasa

w = Berat Beban

Sedangkan untuk menghitung keuntungan mekanik rumusnya adalah: 

K = w/F

Keterangan: 

K = Keuntungan mekanik

w = Berat Beban 

F = Gaya

Terdapat beberapa keuntungan pada penggunaan katrol tetap, di antaranya adalah: 

• Dapat mengubah arah gaya sehingga memudahkan pengerjaan.
• Besar gaya yang diperlukan sama dengan berat beban.
• Jarak perpindahan beban sama dengan jarak ketika tangan menarik tali. 

Katrol Bergerak prinsipnya berkebalikan dengan katrol tetap, jadi pada katrol bebas porosnya akan berpindah tempat ketika sedang digunakan. Namun, fungsinya tetap sama, yaitu untuk mengangkat beban yang berat. 

Cara kerja dari katrol bergerak ini adalah beban yang akan diangkat digantungkan pada poros yang terhubung dengan tali. 

Pada katrol bergerak, gaya kuasa untuk menarik beban bernilai setengah dari berat beban. Oleh sebab itu, keuntungan mekanik pada katrol bebas bernilai 2 kali. 

Penggunaan katrol bebas ini biasa digunakan pada alat-alat pengangkat peti yang dapat bergerak sesuai dengan berat yang diangkatnya. 

Rumus katrol bebas antara lain: 

F = W

Sedangkan untuk menghitung keuntungan mekanik rumusnya adalah: 

F = ½ W

Keterangan: 

F = Gaya kuasa

w = Berat Beban

Keuntungan katrol bergerak antara lain: 

• Besar gaya yang dikeluarkan untuk menarik beban senilai setengah berat beban.
• Jarak yang ditempuh tangan 2 kali jarak beban. 

Katrol  majemuk adalah katrol yang memiliki poros lebih dari satu. Jadi pada dasarnya katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol bergerak dan katrol tetap. 

Prinsip kerjanya adalah pada poros katrol bergerak beban diletakkan, kemudian digerakkan dengan katrol tetap. Katrol majemuk menggunakan dua jenis katrol karena untuk mengangkat beban yang sangat berat. 

Jadi keuntungan mekanik pada katrol majemuk ditentukan oleh banyaknya katrol yang digunakan.

Katrol jenis ini biasanya digunakan untuk mobil derek sampai pengangkat kerangka jembatan. 

Rumus katrol majemuk antara lain: 

w = 2 F n 

Keterangan: 

F = Gaya kuasa

w = Berat Beban

n = banyaknya katrol

Keuntungan katrol majemuk antara lain:

Keuntungan mekanik sama dengan jumlah katrol yang digunakan. 

Contoh Soal 

• Roni ingin mengangkat air yang terletak berada di lantai bawah rumah yang berjarak 4 m. Air yang diletakkan di dalam ember itu memiliki bobot 100 N. Roni pun ingin memanfaatkan katrol tetap untuk mengangkat air tersebut, berapakah gaya kuasa dan keuntungan mekanik dari proses pengangkatan air yang dilakukan Roni tersebut? 

Diketahui: 

W = 100 N

F = ?

K = ?

F = W

F = 100 

Maka kuasa yang dibutuhkan untuk menimba air tersebut adalah  100 N. 

• Suatu katrol bergerak akan digunakan untuk mengangkat benda dengan beban 200 N. Berapakah keuntungan mekanik pada proses pengangkatan benda tersebut? 

Diketahui: 

w = 200 N

F = ? 

Jawab: 

F = ½ w

F = ½ .200

F = 100 N

Maka keuntungan mekanik pada proses pengangkatan benda tersebut adalah 100 N. 

• Suatu katrol majemuk yang memiliki 2 titik tumpu akan digunakan untuk mengangkat benda yang beratnya sebesar 2.000 N. Berapakah gaya yang harus dikeluarkan pada proses pengangkatan tersebut?

Diketahui: 

w = 2.000 N

n = 2 

F = ?

Jawab: 

w = 2 Fn

2000 = 2.F.2

2000 = 4F 

F = 2000/4 

F = 500 N

Maka gaya yang harus dikeluarkan untuk mengangkat beban tersebut adalah 500 N.

Demikian pembahasan lengkap mengenai katrol. Untuk mempelajari soal katrol, tentu dibutuhkan praktek agar siswa bisa memahami cara kerjanya. Di Sampoerna Academy, pembelajaran yang dilakukan menggunakan teknologi dan perangkat belajar yang terbaik. Dengan begitu, siswa dapat menikmati belajar baik di dalam maupun di luar kelas.

Referensi
Kelaspintar