Pada tubuh manusia
berlaku prinsip-prinsip kerja pesawat sederhana. Prinsip-prinsip tersebut
kemudian diterapkan dalam berbagai macam peralatan yang memudahkan kerja
manusia.
Satuan
energi dan kerja (usaha) dinyatakan dalam satuan Joule (Nm). Kerja atau usaha
didefenisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan jarak, sehingga dapat
dituliskan dengan rumus berikut.
W
= F x s
W
= usaha (Joule)
F
= gaya (Newton)
s
= jarak (meter)
Besarnya
usaha yang dilakukan per satuan waktu disebut dengan daya atau power (P).
Daya
secara matematis dituliskan sebagai berikut.
P
= W/t
P
= daya (watt)
W
= usaha (Joule)
t
= waktu (sekon)
Manusia
menggunakan pesawat sederhana untuk membantu melakukan aktivitasnya.
Jenis-jenis
Pesawat Sederhana
Tuas
atau Pengungkit
Pada
tuas atau pengungkit berlaku:
Hasil
kali berat beban (W) dan lengan beban (lb) sama dengan hasil kali gaya kuasa
(F) dan lengan kuasa (lk). Secara matematis dituliskan:
W
x Lb = F x Lk
dengan:
W
= beban (N)
F
= gaya kuas (N)
Lb
= lengan beban
Lk
= lengan kuasa
Perbandingan
antara beban (W) dan gaya kuasa (F) sama dengan perbandingan antara lengan
kuasa (Lk) dan lengan beban (Lb) disebut “keuntungan mekanik”.
KM
= W/F =Lk/Lb
Makin
panjang lengan kuasa (Lk) makin besar keuntungan mekanik sehingga usaha makin
mudah di lakukan.
Alat-alat
yang bekerja berdasarkan prinsip tuas, antara lain:
1. Pengungkit
jenis pertama (titik tumpu diantara titik beban dan titik kuasa). Contohnya,
gunting, tang, jungkat-jungkit, dan timbangan.
2. Pengungkit
jenis kedua (titik beban diantara titik tumpu dan titik kuasa).
Contohnya,
gerobak toli beroda satu, pembuka tutup botol, alat pemotong kertas, pemecah
kemiri, dan pelubang kertas.
3. Pengungkit
jenis ketiga (titik kuasa diantara titik tumpu dan titik beban). Contohnya,
sekop, penjepit roti, pinset, stapler, dan alat pancingan.
Bidang Miring
Pada
bidang miring berlaku:
Hasil
bagi beban (W) dan gaya kuasa (F) sama dengan hasil bagi panjang beban (S) dan
tinggi papan (h). Secara matematis dirumuskan:
W/h
= F/s
dengan,
W
= beban (N)
F
= gaya kuasa (N)
S
= panjang bidang miring (m)
h
= tinggi bidang miring (m)
Keuntungan
mekanik:
KM
= W/F atau KM = s/h
Alat-alat
yang prinsip kerjanya berdasarkan bidang miring, antara lain tangga, sekrup,
baji, gergaji, kapak, paku, pisau, dan jalan di pegunungan.
Katrol
Berdasarkan
tempat kedudukannya, katrol dapat digolongkan atas 3 macam, yaitu katrol tetap,
katrol bergerak, dan katrol ganda.
1. Katrol
Tetap
Katrol
tetap prinsip kerjanya sama yaitu titik tumpu terletak di antara titik beban
dan titik kuasa. Katrol tetap sering digunakan pada tiang bendera dan sumur.
Pada
katrol tetap lengan beban sama dengan lengan kuasa sehingga:
KM
= Lk/Lb = 1
Ini
berarti tidak dapat keuntungan mekanik, tetapi didapat keuntungan arah saja.
2. Katrol
Bergerak
Katrol
bergerak adalah katrol yang dapat bergerak dengan bebas saat katrol dipakai.
Prinsip kerjanya sama dengan pengungkit jenis kedua yaitu titik beban di antara
titik tumpu dan titik kuasa.
KM
= Lk/Lb = 2
3. Katrol
Ganda
Keuntungan
mekanik katrol ganda dapat ditentukan dengan menghitung banyaknya tali yang
terdapat pada katrol bergerak.
Roda
Gigi atau Gir
Gir
adalah sepasang atau lebih roda bergigi yang saling berhubungan yang berfungsi
untuk meneruskan gaya dan gerakan pada sebuah mesin. Sepeda tersusun atas gir
depan dan gir belakang.
Seluruh
pesawat sederhana yang telah kalian pelajari di atas 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 Perbandingan antara energi
keluaran (output) yang bermanfaat dengan energi yang masuk(input) disebut
sebagai efisiensi.
Efisiensi
= energi keluar yang berangkat : energi masukkan total
Prinsip
Kerja Pesawat Sederhana pada Rangka Manusia
Pada
saat kamu melakukan suatu kegiatan, tulang, otot, dan sendi akan
bekerja
bersama-sama. Prinsip kerja ketiganya seperti sebuah pengungkit,dimana tulang
sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau relaksasi otot
memberikan gaya untuk menggerakkan bagian tubuh.
Sebagai
contoh,
Ketika
pemain tenis menggunakan otot leher untuk menengadahkan kepalanya (pengungkit
jenis I)
Ketika
otot betis pemain tenis mengangkat beban tubuhnya dengan bertumpu pada jari
kakinya (pengungkit jenis II)
Ketika
pemain tenis menengadahkan otot lengan dan bahu (pengungkit jenis III).
Share this
EmoticonEmoticon