Pesawat Sederhana - Tuas, Rumus Tuas, Contoh Tuas Jenis 1,2 dan 3

Definisi Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah alat atau mesin yang digunakan untuk mempermudah suatu usaha dengan cara mengubah besar gaya yang diperlukan atau mengubah arah gaya yang diperlukan.

Ada 3 buah pesawat sederhana yang akan dipelajari

1. Tuas

2. Katrol

3. Bidang Miring

Tuas

Tuas adalah salah satu jenis pesawat sederhana. Ada 3 jenis tuas yang biasa digunakan

1. Tuas jenis pertama → menempatkan titik sumbu diantara titik beban dan kuasa.

2. Tuas jenis kedua → menempatkan beban diantara titik sumbu dan kuasa.

3. Tuas jenis ketiga → menempatkan kuasa diantara beban dan titik sumbu.

Rumus Tuas

Untuk menyelesaikan soal-soal tuas, kita harus mengetahui beberapa istilah.

Rumus yang akan digunakan adalah :

Keterangan :

F = Gaya (Kg.m/s² atau Newton)

Lk = Lengan Beban (m)

Lb = Lengan Kuasa (M)

W = Beban (Kg.m/s² atau Newton)

KM = Keuntungan mekanik (Tanpa Satuan)

Contoh Soal dan Pembahasan

1.       Seorang anak sedang mengungkit sebuah batu.

    Tentukan gaya yang diperlukan anak!

    Penyelesaian :

    Diketahui :

    Beban w = 360 N

    Lengan beban Lb = 20 cm

    Lengan kuasa Lk = 80 cm

    Ditanyakan gaya yang diperlukan (F)?

    Jawab :

    w.Lb = F.Lk

    F = w.Lb/Lk

    F = 360.20/80

    F = 90 N

    Besarnya gaya yang diperlukan anak sebesar 90 N.

2. Perhatikan gambar dibawah ini!

    Besar Kuasa (F)?

    Penyelesaian :

    Diketahui :

    Beban w = 1000 N

    Lengan beban Lb = 0,5 m

    Lengan kuasa Lk = 2 m

    Ditanyakan gaya yang diperlukan (F)?

    Jawab :

    w.Lb = F.Lk

    F = w.Lb/Lk

    F = 1000.0,5/2

    F = 250 N

    Besarnya kuasa sebesar 90 N.

3. Perhatikan gambar!

    Keuntungan mekanis dari tuas tersebut adalah...

    Penyelesaian :

    Diketahui :

    Beban w = 75 N

    Kuasa F = 7,5 N

    Lengan beban Lb = 5 cm

    Lengan kuasa Lk = 50 cm

    Ditanyakan :

    Keuntungan mekanis (KM)?

    Jawab.

    Cara 1

    KM = w/F

    KM = 75/7,5

    KM = 10

    Cara 2

    KM = Lk/Lb

    KM = 50/5

    KM = 10

    Besarnya keuntungan mekanis sebesar 10.

4. Perhatikan gambar berikut ini!

    Besar gaya yang diperlukan untuk mengungkit batu adalah ....

    Penyelesaian :

    Diketahui :

    Massa batu m = 120 Kg

    Gravitasi bumi, g = 10 m/s2

    Beban w = m.g = 120.10 N = 1200 N

    Lengan beban Lb = 20 cm

    Lengan kuasa Lk = 80 cm

    Ditanyakan :

    Besar gaya (F)?

    Jawab

    w.Lb = F.Lk

    F = w.Lb/Lk

    F = 1200.20/80

    F = 300 N

    Besarnya gaya yang diperlukan untuk mengungkit batu sebesar 300 N.

5. Perhatikan gambar pengungkit di bawah ini!

    Beban kemudian digeser 10 cm mendekati titik tumpu. Agar tuas berada pada posisi seimbang 

    maka kuasanya ….

    Penyelesaian :

    Diketahui :

    Lengan beban: Lb = 25 cm

    Berat beban: w = 480 N

    Gaya: F = 160 N

    Menghitung lengan kuasa sebelum benda di geser:

    Kemudian, benda digeser 10 cm mendekati titik tumpu. Sehingga, diketahui keterangan berikut.

    Lengan beban: Lb = 25 cm – 10 cm = 15 cm

    Lengan kuasa (Lk) = 75 cm

    Berat beban (w) = 480 Newton

    

    Menghitung gaya (F) agar tuas berada pada posisi seimbang:

    Menghitung besar gaya yang perlu dikurangi:

    = 160 N – 96 N

    = 64 N

    Jadi, agar tuas berada pada posisi seimbang maka kuasanya dikurangi 64 N.

6. Sebuah benda diletakkan di atas tuas seperti gambar di bawah ini!

    Saat titik tumpu digeser 10 cm mendekati beban, supaya tuas tetap seimbang yang dilakukan 

    adalah …

    Penyelesaian :

    Diketahui : 

    Lengan beban awal (LB) = 30 cm

    Lengan kuasa awal (LK) = belum diketahui

    Beban (W) = 600 N

    Kuasa (F) = 200N

    

    Kita cari terlebih dahulu panjang lengan kuasa sebelum titik tumpu digeser.

    Selanjutnya, setelah titik tumpu digeser 10 cm mendekati beban maka lengan kuasa bertambah 

    10 cm dan lengan beban berkurang 10 cm.

    LK baru = 90 cm + 10 cm = 100 cm

    LB baru = 30 cm – 10 cm = 20 cm

    Namun, hal tersebut menyebabkan tuas tidak seimbang. Agar tetap seimbang, maka lengan kuasa

    perlu kita geser. Untuk menentukan pergeserannya, kita hitung dengan menggunakan LB baru = 

    20 cm.

    Itu artinya, lengan kuasa yang semula 100 cm dari titik tumpu harus digeser menjadi 60 cm. Panjang     pergeserannya adalah:

    100 cm – 60 cm = 40 cm

7. Perhatikan tuas di bawah ini.

    Untuk menahan beban 600 Newton agar berada pada posisi seimbang, tentukan besar gaya F yang 

    harus diberikan!

    Penyelesaian :

    Diketahui :

    Lb = 1/2 meter

    Lk = 2 meter, perhatikan bukan  1 1/2 meter

    

    Ditanyakan F?

    F x Lk = W x Lb

    F x (2) = 600 x (1/2)

    F = 150 Newton

    

    besar gaya F yang harus diberikan sebesar 150 N

8. Perhatikan gambar tuas berikut!

    Jarak AB = BC = CD = DE, besar kuasa yang harus diberikan pada titik E agar tuas seimbang 

    adalah ….

    Penyelesaian :

    Diketahui:

    w = 900 N

    misalkan nilai AB = BC = CD = DE = 1, maka

    lb = 1

    lk = 3

    Ditanyakan: F = …?

    Jawaban:

    w x lb = F x lk

    900 N x 1 = F x 3

    F = 900 N/3 = 300 N