Laporan praktikum pesawat sederhana
PESAWAT SEDERHANA
I.TUJUAN
Mengidentifikasi keuntungan mekanik pesawat sederhana
II.DASAR TEORI
Pesawat sederhana merupakan alat sederhana untuk mempermudah pekerjaan manusia dalam melakukan usaha.sebuah pesawat sederhana menggunakan satu gaya kerja untuk bekerja melawan satu gaya dengan mengabaikan gaya gesek yang timbul.maka kerja yang dilakukan beban besarnya sama dengan kerja yang dilakukan beban.Ada beberapa jenis pesawat sederhana yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari,antara lain:
Katrol
Katrol merupakan roda yang berputar pada porosnya. Biasanya pada katrol juga terdapat tali atau rantai sebagai penghubungnya. Berdasarkan cara kerjanya, katrol merupakan jenis pengungkit karena memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi tiga, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.
Katrol Tetap
Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berpindah pada saat digunakan. Katrol jenis ini biasanya dipasang pada tempat tertentu. Pada katrol tetap, panjang lengan kuasa sama dengan lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 1, artinya besar gaya kuasa sama dengan gaya beban.
Contoh : katrol yang digunakan pada tiang bendera dan sumur timba
Katrol Bebas
Berbeda dengan katrol tetap, pada katrol bebas kedudukan atau posisi katrol 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. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti emas di pelabuhan. Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 2, artinya besar gaya kuasa sama dengan setengah dari gaya beban
Katrol majemuk
Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat beserta bergeraknya katrol bebas ke atas. Keuntungan mekanik pada katrol majemuk adalah sejumlah tali yang digunakan untuk mengangkat beban.
Gambar 9.1 Beberapa Jenis Katrol: (a) katrol tetap tunggal, (b) katrol bebas tunggal, (c) katrol gabungan
Pada katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu. Biasanya katrol bebas diletakkan di atas tali beban. Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi setengah dari gaya beban. Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti emas. Keuntungan mekanik dari katrol bebas lebih besar dari 1. Pada kenyataannya nilai keuntungan mekanik dari katrol bebas tunggal adalah 2. Hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N.
Agar gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diperlukan katrol majemuk. Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu. Katrol majemuk biasa digunakan dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat. Keuntungan mekanik dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban.
Roda Berporos
Gear pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos. Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memiliki dua roda dengan ukuran berbeda yang berputar bersamaan. Gaya kuasa biasanya bekerja pada roda yang besar, gaya beban bekerja pada roda yang lebih kecil. Roda berporos memiliki fungsi untuk mempercepat gaya. Selain gear sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah kursi roda, mobil, dan sepatu roda.
Gambar 9.2 Gear pada Sepeda
Bidang Miring
Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang terdiri dari bidang datar yang salah satu ujungnya lebih tinggi dari pada ujung lainnya Keuntungan mekanik bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan. Pemanfaatan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari terdapat pada tangga dan jalan di daerah pegunungan.
Untuk mencari keuntungan mekanis pada bidang miring :
KM = f.w = h.s
Ket : w = berat beban
F = gaya / kuasa
h = tinggi bidang miring dari pemukaan tanah
s = panjang bidang miring
. Bidang miring diposisikan miring agar dapat memperkecil gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dibandingkan mengangkatnya secara vertikal.
Bidang miring memberikan keuntungan yaitu memungkinkan kita memindahkan suatu benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Meskipun demikian, bidang miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang harus ditempuh untuk memindahkan benda tersebut menjadi lebih panjang (jauh). Pemanfaatan prinsip kerja bidang miring dapat kita temukan dalam sejumlah perkakas, diantaranya kapak, pisau, skrup, baut, dan sebagainya
Gambar 9.3 Skema Bidang Miring
Pada gambar di atas kita dapat memahami bahwa besarnya gaya yang diperlukan untuk mengangkat atau memindahkan beban ke ketinggian tertentu dipengaruhi oleh kemiringan dari bidang miring yang digunakan, yang secara tidak langsung bergantung pada panjang bidang sebuah bidang miring. Semakin landai sebuah bidang miring (semakin kecil sudut kemiringannya) yang berarti semakin panjang permukaan bidang miringnya, maka semakin kecil gaya kuasa yang diperlukan untuk memindahkan sebuah beban, atau semakin besar keuntungan mekanisnya.
Pengungkit
Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkat jungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya. Tabel 4.1 menjelaskan berbagai macam jenis pengungkit yang dikelompokkan berdasarkan variasi letak titik tumpu, lengan kuasa, dan lengan beban.
Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya. Agar kita dapat mengetahui besar gaya yang dilipatgandakan oleh pengungkit maka kita harus menghitung keuntungan mekaniknya. Cara menghitung keuntungan mekaniknya dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban.Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya
beban.
Gambar 9.4 Posisi Lengan Kuasa dan Lengan Beban
Menurut Much. Azam (2008) tuas adalah alat yang digunakan untuk mengungkit benda yang berat. Tuas atau pengungkit dapat berupa kayu atau besi panjang yang diberi gaya pada satu sisinya. Gaya yang diberikan pada pengungkit biasa disebut kuasa. Jadi, kuasa adalah gaya yang diberikan pada suatu benda untuk memindahkannya.Menurut Muslimin dkk dkk (2013) pada dasarnya sistem kerja sebuah tuas terdiri dari beban (B), titik tumpu (TP), dan kuasa (K). Beban adalah berat benda, sedangkan titik tumpu merupakan tempat bertumpunya suatu gaya, dan kuasa adalah gaya yang bekerja pada tuas.Menurut Much. Azam (2008) berdasarkan titik beben, titik tumpu, dan titik kuasa pengungkit dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:
Pengungkit jenis Pertama
Pada pengungkit jenis pertama, titik tumpunya terletak diantara titik beban dan titik kuasa. Contoh alat pengungkit jenis pertama adalah obeng, pemotong kuku, tang, pencabut paku, linggis dan gunting.
Pengungkit Jenis Kedua
Pada pengungkit jenis kedua, titik bebannya terletak diantara titik tumpu dan titik kuasa. Contohnya pemecah biji-bijian, pembuka tutup botol, dan gerobak roda satu.
Pengungkit Jenis Ketiga
Pada pengungkit jenis ketiga,titik kuasa terletak diantara titik tumpu dan titik beban,contoh:sekop,alat penjepit es,steples,pinset.
Tabel 9.1 Jenis Pengungkit yang Dikelompokkan Berdasarkan Letak Titik
Tumpu, Lengan Kuasa, dan Lengan Beban
Keuntungan Mekanik Tuas/Pengungkit
Keuntungan mekanik pada tuas adalah perbandingan antara gaya beban (w) dengan gaya kuasa (F), dapat dituliskan sebagai: KM = w/F atau KM = lk/lb
Keuntungan mekanik pada tuas bergantung pada masing-masing lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, maka keuntungan mekaniknya akan semakin besar.
Jika Fk x Lk = Fb x Lb, maka KM =
Keterangan:
KM : Keuntungan mekanik
Fb : gaya beban (N)
Fk : gaya kuasa (N)
Lb : lengan beban (m)
Lk : lengan kuasa (m)
III.ALAT DAN BAHAN
Set percobaan pengungkit(sesuai kreasi kelompok)=>melakukan percobaan pesawat sederhana
Beban =>alat pembanding
Neraca =>menimbang beban
Penggaris =>mengukur panjang beban dan kuasa
Dynamometer =>mengukur gaya
Busur =>menentukan berapa banyak derajat
Sterofom =>bidang datar kasar
Kardus bekas =>bidang datar halus
IV.PROSEDUR PERCOBAAN
Pengungkit
Menyusun set percobaan pengungkit
Menentukan posisi yanag bertindak sebagai kuasa dan bertindak sebagai beban
Menggantung beban gantung pada posisi beban dan beban gantung lain pada sisi kuasa
Mengatur jarak antara beban dan kuasa hingga posisinya seimbang
Melakukan langkah 2-4 sebanyak 5 kali dengan menambah berat beban(fb),tetapi letak beban(Lb) dan berat kuasa(Fk) tetap.mengamati dan mencatat datanya pada label pengamatan.
Bidang miring
Menyiapkan alat untuk dirangkai
Merakit bidang miring pada sterofom atau kardus bekas
Menentukan berat beban
Mengkaitkan beban dengan dynamometer kemudian menaruhnya diatas bidang miring
Menarik dynamometer dan mengamati perubahan gaya kuasa
Melakukan langkah 2-5 sebanyak 5 kali dengan merubah keadaan bidang dan menambah ketinggian bidang miring.
V.DATA/HASIL PEROBAAN
pengungkit
Table 1.1
kayu
NO
Fb(N)
Lb(N)
Fb(N)
Lk(m)
Fb x Lk
Fk x Lk
KM
1.
0,5
0,23
0,5
0,23
0,115
0,115
1
2.
0,7
0,2
0,5
0,26
0,14
0,13
1,4
3.
0,8
0,19
0,5
0,27
0,152
0,135
1,6
4.
0,9
0,18
0,5
0,28
0,162
0,14
1,8
5.
1,1
0,16
0,5
0,3
0,176
0,15
2,2
Besi
NO
Fb(N)
Lb(N)
Fk(N)
Lk(m)
Fb x Lk
Fk x Lk
KM
1.
0,5
0,15
0,5
0,15
0,75
0,75
1
2.
1
0,114
0,5
0,186
0,114
0,093
2
3.
1,5
0,088
0,5
0,212
0,132
0,106
3
4.
2
0,075
0,5
0,225
0,15
0,1125
4
5.
2,5
0,066
0,5
0,234
0,165
0,117
5
Bidang miring
Table 1.2
Bidang Kasar
NO
Q
Fk
Fb
I
h
KM
1.
100
1.6
2,5
50.2
1,57
1,56
2.
150
2
2,5
50.2
1,9
1,25
3.
300
2,6
2,5
50.2
3,3
0,86
4.
450
2,8
2,5
50.2
3,85
0,89
5.
600
3
2,5
50.2
4,48
0,83
Bidang Licin
NO
Q
Fk
Fb
I
h
KM
1.
00
0,3
1,9
0,3
0
6,3
2.
150
0,6
1,9
0,3
0,08
3,16
3.
300
1,3
1,9
0,3
0,145
1,46
4.
450
1,6
1,9
0,3
0,21
1,18
5.
600
1,7
1,9
0,3
0,26
1,11
VI.ANALISIS DAN PEMBAHASAN
ANALISIS
1.pengungkit
Pengamatan Pengungkit
Besi
KM = = = 1 N
KM = = = 2 N
KM = = = 3 N
KM = = = 3 N
KM = = = 5 N
Kayu
KM = = = 1 N
KM = = = 1,4 N
KM = = = 1,6 N
KM = = = 1,8 N
KM = = = 2,2 N
Pengamatan Bidang Miring
Kasar
KM = = = 1,56 N
KM = = = 1,25 N
KM = = = 0,86 N
KM = = = 0,89 N
KM = = = 0,83 N
Halus
KM = = = 6,3 N
KM = = = 3,16 N
KM = = = 1,46 N
KM = = = 1,18 N
KM = = = 1,11 N
PEMBAHASAN
pengungkit
Kami melakukan kalibrasi untuk beban 50 gram,70 gram,80 gram,90 gam dan 110 gram dengan menggunakan neraca pegas dan penggaris kayu,hasil yang dapat diperoleh terdapat pada tabel 1.1.kemudian pada beban A diganti secara berurutan dari 50 gram hingga 110 gram,lalu dicatat dengan perubahan sekala pegas pada B untuk setiap beban yang digunakan pada katrol bergerak di A secara bergantian sesuai urutan beban,dalam hal ini keuntungan mekanik yang didapat dari katrol tetap adalah dalam mencari beban keatas,menggunkan katrol tetap lebih mudah dan ringan dibandingkan jika menarik beban secara langsung.
Pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui prinsip kerja beberapa pesawat sederhana. Pesawat sederhana yang akan diketahui prinsip kerja nya adalah pesewat sederhana pengungkit (tuas) dan pesawat sederhana bidang miring. Sebelum itu kita arus mengetahui lebih jelas apa arti dari pengungkit (tuas) dan bidang miring.
Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling sederhana, terdiri dari sebuah batang kaku (misalnya logam, kayu, ataubatang bambu) yang berrotasi di sekitar titik tetap yang dinamakan titik tumpu. Komponen-komponenyang terdapat dalam pengungkit yaitu titik kuasa, titik beban, dan titik tumpu. Sedangkan Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang terdiri dari sebidang benda yang diposisikan miring yang dapat memperkecil usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi. Penggunaan bidang miring lebih dikarenakan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil, sehingga memudahkan pekerjaan.
Pada percobaan pesawat sederhana pengungkit (tuas) ada beberapa percobaan yang akan di cobakan, percobaan yang pertama yaitu beban dan gaya dengan membentuk suatu keseimbangan dengan model pengamatan mengggunakan besi dan kayu yang di gantungkan. Dengan cara mengaitkan pada sebelah kanan adalah kuasa dan sebelah kiri adalah beban.
Percobaan pertama dengan menggunakan besi panjang yang beukuran 50 cm, kemudian tentukan sisi sebagai kuasa dan beban, setelah itu gantungkan pada sisi kuasa sebesar 0,5 N dan beban awal 0,5 N kemudian atur jarak beban dan kuasa hingga posisinya seimbang, dan seterusnya tambahkan beban dan atur posisi seimbang dari beban kedua 0,5 N sampai beban total 2,5 N kelipatan 5. Dari data praktium dapat ditentukan keuntungan mekanika (KM),yaitu
KM = gaya beban = Fb
gaya kuasa Fk
perhitungan 1 ( tabel besi no 1)
Diketahui : Fb : 0,5 N
Fk : 0,5 N
Lb : 0,15 N
Lk : 0,15 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
Fb x Lb = 0,5 x 0,15
= 0,75 N
Fk x Lk = 0,5 x 0,15
= 0,75 N
KM = Fb
Fk
= 0,75 = 1 N
0,75
Dan pada pengamatan mengggunakan kayu prosedur atau langakah yang digunakan juga sama pada percobaan mengunakan besi namun beban (Fb) berbeda yaitu beban pertama 0,5 N, kedua 0,7 N, ketiga 0,8 N, ke empat 0,9 N dan yang terakhir (total beban) 1,1 N.
KM = gaya beban = Fb
gaya kuasa Fk
perhitunga 2 ( tabel kayu no 1 )
Diketahui : Fb : 0,5 N
Fk : 0,5 N
Lb : 0,23 N
Lk : 0,23 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
Fb x Lb = 0,5 x 0,23
= 0,115 N
Fk x Lk = 0,5 x 0,23
= 0,115 N
KM = Fb
Fk
= 0,115
0,115
= 1 N
berdasarkan dari pengamatan di atas diketahui bahwa untuk membentuk suatu keseimbangan diperlukan besar gaya yang sama lengan tuas. Jumlah beban dilengan kiri tuas akan sama denga jumlah beban disebelah kanan tuas. jarak beban terhadap titik tumpu mempengaruhi besar gaya yang di perlukan berat beban juga berpengaruh terhadap besar gaya yang harus dikerjakan . keuntungan mekanika dapat diperoleh melelui membagi gaya beban dengan gaya kuasa ataupun membandingkan panjang lengn kuasa dan lengan kanan
Bidang miring
Sebuah bidang miring menurunkan gaya yang di butuhkan untuk menaikkan benda ketempat tinggi dengan menambah jarak pemberian gaya harus diberikan ke posisi tujuan. Bidangmiring biasanya digunakan pada alat pemotong dan sering menggunakan bidang miring dalam bentuk baji. Dalam baji, gerak maju diubah menjadi gerakan pemisahan yang tegak lurus terhadap wajah.Dalam sebuah bidang miring, gaya lurus dibidang horizontal di ubah menjadi gaya vertikal.Berdasarkan dari hasil praktikum hubungan antara sudut dengan gaya benda dan aya kuasa terletak pada sudut yang ditentukan. Semakin besar sudut, keuntungan mekaniknya semakin kecil.Karena sudut yang besar, maka bidang miring akan semakin tinggi.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi KM antara lain:
sudut
tinggi
beban
Dari hasil tabel diatas pada sudut 0°-60° Fk semakin besar dari 0,3-1,7 N pada bidang licin sedangkan pada bidang kasardari sudut 10°-60° Fk juga semakin besar dari 1,4-2,6 N,Demikian dengan besar sudut yang seterusnya, besar sudut mempengaruhi gaya kuasa suatu benda akan tetapi gaya beban sama walaupun besar sudut sama asalkan menggunakan berat beban yang sama.
Dan pada percobaan terakhir yaitu tentang pesawat sederhana bidang miring, pada percobaan ini dilakuan dengan dua cara yaitu dengan menggunakan bidang kasar dan halus, percobaan pertama yaitu bidang kasar dengan menggunakan sterofom dan balok (beban) yang telah dikaitkan dengan neraca dan lakuaan percobaan dengan sudut kemiringan dari yang terkecil sampai terbesar yaitu sudut pertama 100, kedua 150, ketiga 300, ke empat 450, dan terakhir 600, dari bidang kemiringan yang berbeda dapat menghasilkan keuntungan mekanika (KM) yang berbeda sesuai dengan panjang bidang miring dan tinggi bidang miring yaitu sebagai berikut
KM = gaya beban = panjang bidang miring = I .
gaya kuasa tinggi bidang miring h
perhitunga 3 ( tabel bidang miring kasar no 1 )
Diketahui : Fb : 2,5 N
Fk : 1,6 N
I : 050,2 N
h : 1,57 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
KM = I.
h
= 50,2
1,57
= 1,56 N
Dan pada pengamatan mengggunakan bidang licin sudut bidang kemiringan, prosedur atau langakah yang digunakan juga sama pada percobaan bidang kasar namun panjang bidang miring berbeda yaitu 0,3. Sehingga keuntungan mekanikanya yaitu sebagai berikut :
KM = gaya beban = panjang bidang miring = I .
gaya kuasa tinggi bidang miring h
perhitunga 4 ( tabel bidang miring licin no 1 )
Diketahui : Fb : 1,9 N
Fk : 0,3 N
I : 0,3 N
h : 0 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
KM = I.
h
= 0,3
0
= 6,3 N
Dalam percobaan tersebut terdapat beberapa ketidaksamaan dengan perhitungan, dikarenakan beberapa faktor, diantaranya tingkat ketelitian kita yang kurang, faktor – faktor dari luar yang mempengaruhi percobaan tersebut ( tidak merata nya permukaan meja, susahnya menyeimbangkan neraca ).
VII. KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
A. pengungkit
Dari pengamatan yang telah dilakukun dapat disimpulkan bahwa semakin dekat titik tumpu terhadap beben, maka panjang regangannya semakin kecil dan semakin jauh titik tumpu terhadap beban, maka panjang regangannya semakin besar.
B. Bidang Miring
Dari pengamatan yang telah dilakukun dapat disimpulkan bahwa semakin tingi bidang miring dan semakin licin permukaan bidang yang dilalui oleh kotak resonansi, maka pergerakannya akan cepat dan jika panjang regangan pegasnya semakin kecil. Begitu pula sebaliknya jika permukaan kasar.
SARAN
Dalam melakukan praktikum diharuskan mengikuti prosedur yang sudah ditentukan oleh dosen dan harus terlebih dahulu mengetahui materi yang akan di praktekan dan hendaknya membawa alat dan bahan yang digunakan pada saat praktikum.
Sebaiknya para praktikan lebih fokus dalam melakukan praktek
Mengondisikan keadaan agar tidak terjadinya keributan antar kelompok
VIII.DAFTAR PUSTAKA
Mobinta Kusuma,M.Pd, Yuni Arfiani,M.Pd.Buku DIKTAT PRAKTIKUM ILMU PENGETAHUAN ALAM (IPA)
Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan RI.2013.Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VII.Jakarta: Kemendikbud
Azam Much.2008.Akrab Dunia IPA Kelas V.Solo:Platinum
Sukajiyah.2011.PesawatSederhana.http://sukasains.com/materi/pesawat-sederhana/. ( Di akses pada tanggal 12 November 2013)
NN 2009. Pedoman penulisan skripsi FKIP UNS.Surakarta
NN 2006. Kurikulum 2006. Jakarta : Media Makmur Maju Mandiri
Soli Abimanyu,dkk, 2009. Strategi Pembelajaran. Jakarta : Dirjen Pendidikan Tinggi Depdiknas.
Srini M. Iskandar. 2001. Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung : CV. Maulana o Tim .2007. Strategi Belajar Mengajar. Surakarta : UNSPress.
Rafika said.2013Peningkatan Pemahaman konsep pesawat sederhana melalui metode eksperimen pada pembelajaran,vol 3,No 1.
I.TUJUAN
Mengidentifikasi keuntungan mekanik pesawat sederhana
II.DASAR TEORI
Pesawat sederhana merupakan alat sederhana untuk mempermudah pekerjaan manusia dalam melakukan usaha.sebuah pesawat sederhana menggunakan satu gaya kerja untuk bekerja melawan satu gaya dengan mengabaikan gaya gesek yang timbul.maka kerja yang dilakukan beban besarnya sama dengan kerja yang dilakukan beban.Ada beberapa jenis pesawat sederhana yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari,antara lain:
Katrol
Katrol merupakan roda yang berputar pada porosnya. Biasanya pada katrol juga terdapat tali atau rantai sebagai penghubungnya. Berdasarkan cara kerjanya, katrol merupakan jenis pengungkit karena memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol digolongkan menjadi tiga, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.
Katrol Tetap
Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berpindah pada saat digunakan. Katrol jenis ini biasanya dipasang pada tempat tertentu. Pada katrol tetap, panjang lengan kuasa sama dengan lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 1, artinya besar gaya kuasa sama dengan gaya beban.
Contoh : katrol yang digunakan pada tiang bendera dan sumur timba
Katrol Bebas
Berbeda dengan katrol tetap, pada katrol bebas kedudukan atau posisi katrol 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. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti emas di pelabuhan. Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 2, artinya besar gaya kuasa sama dengan setengah dari gaya beban
Katrol majemuk
Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat beserta bergeraknya katrol bebas ke atas. Keuntungan mekanik pada katrol majemuk adalah sejumlah tali yang digunakan untuk mengangkat beban.
Gambar 9.1 Beberapa Jenis Katrol: (a) katrol tetap tunggal, (b) katrol bebas tunggal, (c) katrol gabungan
Pada katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu. Biasanya katrol bebas diletakkan di atas tali beban. Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi setengah dari gaya beban. Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti emas. Keuntungan mekanik dari katrol bebas lebih besar dari 1. Pada kenyataannya nilai keuntungan mekanik dari katrol bebas tunggal adalah 2. Hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N.
Agar gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diperlukan katrol majemuk. Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu. Katrol majemuk biasa digunakan dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat. Keuntungan mekanik dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban.
Roda Berporos
Gear pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos. Roda berporos adalah pesawat sederhana yang memiliki dua roda dengan ukuran berbeda yang berputar bersamaan. Gaya kuasa biasanya bekerja pada roda yang besar, gaya beban bekerja pada roda yang lebih kecil. Roda berporos memiliki fungsi untuk mempercepat gaya. Selain gear sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah kursi roda, mobil, dan sepatu roda.
Gambar 9.2 Gear pada Sepeda
Bidang Miring
Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang terdiri dari bidang datar yang salah satu ujungnya lebih tinggi dari pada ujung lainnya Keuntungan mekanik bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan. Pemanfaatan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari terdapat pada tangga dan jalan di daerah pegunungan.
Untuk mencari keuntungan mekanis pada bidang miring :
KM = f.w = h.s
Ket : w = berat beban
F = gaya / kuasa
h = tinggi bidang miring dari pemukaan tanah
s = panjang bidang miring
. Bidang miring diposisikan miring agar dapat memperkecil gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dibandingkan mengangkatnya secara vertikal.
Bidang miring memberikan keuntungan yaitu memungkinkan kita memindahkan suatu benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Meskipun demikian, bidang miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang harus ditempuh untuk memindahkan benda tersebut menjadi lebih panjang (jauh). Pemanfaatan prinsip kerja bidang miring dapat kita temukan dalam sejumlah perkakas, diantaranya kapak, pisau, skrup, baut, dan sebagainya
Gambar 9.3 Skema Bidang Miring
Pada gambar di atas kita dapat memahami bahwa besarnya gaya yang diperlukan untuk mengangkat atau memindahkan beban ke ketinggian tertentu dipengaruhi oleh kemiringan dari bidang miring yang digunakan, yang secara tidak langsung bergantung pada panjang bidang sebuah bidang miring. Semakin landai sebuah bidang miring (semakin kecil sudut kemiringannya) yang berarti semakin panjang permukaan bidang miringnya, maka semakin kecil gaya kuasa yang diperlukan untuk memindahkan sebuah beban, atau semakin besar keuntungan mekanisnya.
Pengungkit
Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkat jungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya. Tabel 4.1 menjelaskan berbagai macam jenis pengungkit yang dikelompokkan berdasarkan variasi letak titik tumpu, lengan kuasa, dan lengan beban.
Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya. Agar kita dapat mengetahui besar gaya yang dilipatgandakan oleh pengungkit maka kita harus menghitung keuntungan mekaniknya. Cara menghitung keuntungan mekaniknya dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban.Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya
beban.
Gambar 9.4 Posisi Lengan Kuasa dan Lengan Beban
Menurut Much. Azam (2008) tuas adalah alat yang digunakan untuk mengungkit benda yang berat. Tuas atau pengungkit dapat berupa kayu atau besi panjang yang diberi gaya pada satu sisinya. Gaya yang diberikan pada pengungkit biasa disebut kuasa. Jadi, kuasa adalah gaya yang diberikan pada suatu benda untuk memindahkannya.Menurut Muslimin dkk dkk (2013) pada dasarnya sistem kerja sebuah tuas terdiri dari beban (B), titik tumpu (TP), dan kuasa (K). Beban adalah berat benda, sedangkan titik tumpu merupakan tempat bertumpunya suatu gaya, dan kuasa adalah gaya yang bekerja pada tuas.Menurut Much. Azam (2008) berdasarkan titik beben, titik tumpu, dan titik kuasa pengungkit dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:
Pengungkit jenis Pertama
Pada pengungkit jenis pertama, titik tumpunya terletak diantara titik beban dan titik kuasa. Contoh alat pengungkit jenis pertama adalah obeng, pemotong kuku, tang, pencabut paku, linggis dan gunting.
Pengungkit Jenis Kedua
Pada pengungkit jenis kedua, titik bebannya terletak diantara titik tumpu dan titik kuasa. Contohnya pemecah biji-bijian, pembuka tutup botol, dan gerobak roda satu.
Pengungkit Jenis Ketiga
Pada pengungkit jenis ketiga,titik kuasa terletak diantara titik tumpu dan titik beban,contoh:sekop,alat penjepit es,steples,pinset.
Tabel 9.1 Jenis Pengungkit yang Dikelompokkan Berdasarkan Letak Titik
Tumpu, Lengan Kuasa, dan Lengan Beban
Keuntungan Mekanik Tuas/Pengungkit
Keuntungan mekanik pada tuas adalah perbandingan antara gaya beban (w) dengan gaya kuasa (F), dapat dituliskan sebagai: KM = w/F atau KM = lk/lb
Keuntungan mekanik pada tuas bergantung pada masing-masing lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, maka keuntungan mekaniknya akan semakin besar.
Jika Fk x Lk = Fb x Lb, maka KM =
Keterangan:
KM : Keuntungan mekanik
Fb : gaya beban (N)
Fk : gaya kuasa (N)
Lb : lengan beban (m)
Lk : lengan kuasa (m)
III.ALAT DAN BAHAN
Set percobaan pengungkit(sesuai kreasi kelompok)=>melakukan percobaan pesawat sederhana
Beban =>alat pembanding
Neraca =>menimbang beban
Penggaris =>mengukur panjang beban dan kuasa
Dynamometer =>mengukur gaya
Busur =>menentukan berapa banyak derajat
Sterofom =>bidang datar kasar
Kardus bekas =>bidang datar halus
IV.PROSEDUR PERCOBAAN
Pengungkit
Menyusun set percobaan pengungkit
Menentukan posisi yanag bertindak sebagai kuasa dan bertindak sebagai beban
Menggantung beban gantung pada posisi beban dan beban gantung lain pada sisi kuasa
Mengatur jarak antara beban dan kuasa hingga posisinya seimbang
Melakukan langkah 2-4 sebanyak 5 kali dengan menambah berat beban(fb),tetapi letak beban(Lb) dan berat kuasa(Fk) tetap.mengamati dan mencatat datanya pada label pengamatan.
Bidang miring
Menyiapkan alat untuk dirangkai
Merakit bidang miring pada sterofom atau kardus bekas
Menentukan berat beban
Mengkaitkan beban dengan dynamometer kemudian menaruhnya diatas bidang miring
Menarik dynamometer dan mengamati perubahan gaya kuasa
Melakukan langkah 2-5 sebanyak 5 kali dengan merubah keadaan bidang dan menambah ketinggian bidang miring.
V.DATA/HASIL PEROBAAN
pengungkit
Table 1.1
kayu
NO
Fb(N)
Lb(N)
Fb(N)
Lk(m)
Fb x Lk
Fk x Lk
KM
1.
0,5
0,23
0,5
0,23
0,115
0,115
1
2.
0,7
0,2
0,5
0,26
0,14
0,13
1,4
3.
0,8
0,19
0,5
0,27
0,152
0,135
1,6
4.
0,9
0,18
0,5
0,28
0,162
0,14
1,8
5.
1,1
0,16
0,5
0,3
0,176
0,15
2,2
Besi
NO
Fb(N)
Lb(N)
Fk(N)
Lk(m)
Fb x Lk
Fk x Lk
KM
1.
0,5
0,15
0,5
0,15
0,75
0,75
1
2.
1
0,114
0,5
0,186
0,114
0,093
2
3.
1,5
0,088
0,5
0,212
0,132
0,106
3
4.
2
0,075
0,5
0,225
0,15
0,1125
4
5.
2,5
0,066
0,5
0,234
0,165
0,117
5
Bidang miring
Table 1.2
Bidang Kasar
NO
Q
Fk
Fb
I
h
KM
1.
100
1.6
2,5
50.2
1,57
1,56
2.
150
2
2,5
50.2
1,9
1,25
3.
300
2,6
2,5
50.2
3,3
0,86
4.
450
2,8
2,5
50.2
3,85
0,89
5.
600
3
2,5
50.2
4,48
0,83
Bidang Licin
NO
Q
Fk
Fb
I
h
KM
1.
00
0,3
1,9
0,3
0
6,3
2.
150
0,6
1,9
0,3
0,08
3,16
3.
300
1,3
1,9
0,3
0,145
1,46
4.
450
1,6
1,9
0,3
0,21
1,18
5.
600
1,7
1,9
0,3
0,26
1,11
VI.ANALISIS DAN PEMBAHASAN
ANALISIS
1.pengungkit
Pengamatan Pengungkit
Besi
KM = = = 1 N
KM = = = 2 N
KM = = = 3 N
KM = = = 3 N
KM = = = 5 N
Kayu
KM = = = 1 N
KM = = = 1,4 N
KM = = = 1,6 N
KM = = = 1,8 N
KM = = = 2,2 N
Pengamatan Bidang Miring
Kasar
KM = = = 1,56 N
KM = = = 1,25 N
KM = = = 0,86 N
KM = = = 0,89 N
KM = = = 0,83 N
Halus
KM = = = 6,3 N
KM = = = 3,16 N
KM = = = 1,46 N
KM = = = 1,18 N
KM = = = 1,11 N
PEMBAHASAN
pengungkit
Kami melakukan kalibrasi untuk beban 50 gram,70 gram,80 gram,90 gam dan 110 gram dengan menggunakan neraca pegas dan penggaris kayu,hasil yang dapat diperoleh terdapat pada tabel 1.1.kemudian pada beban A diganti secara berurutan dari 50 gram hingga 110 gram,lalu dicatat dengan perubahan sekala pegas pada B untuk setiap beban yang digunakan pada katrol bergerak di A secara bergantian sesuai urutan beban,dalam hal ini keuntungan mekanik yang didapat dari katrol tetap adalah dalam mencari beban keatas,menggunkan katrol tetap lebih mudah dan ringan dibandingkan jika menarik beban secara langsung.
Pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui prinsip kerja beberapa pesawat sederhana. Pesawat sederhana yang akan diketahui prinsip kerja nya adalah pesewat sederhana pengungkit (tuas) dan pesawat sederhana bidang miring. Sebelum itu kita arus mengetahui lebih jelas apa arti dari pengungkit (tuas) dan bidang miring.
Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling sederhana, terdiri dari sebuah batang kaku (misalnya logam, kayu, ataubatang bambu) yang berrotasi di sekitar titik tetap yang dinamakan titik tumpu. Komponen-komponenyang terdapat dalam pengungkit yaitu titik kuasa, titik beban, dan titik tumpu. Sedangkan Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang terdiri dari sebidang benda yang diposisikan miring yang dapat memperkecil usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi. Penggunaan bidang miring lebih dikarenakan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil, sehingga memudahkan pekerjaan.
Pada percobaan pesawat sederhana pengungkit (tuas) ada beberapa percobaan yang akan di cobakan, percobaan yang pertama yaitu beban dan gaya dengan membentuk suatu keseimbangan dengan model pengamatan mengggunakan besi dan kayu yang di gantungkan. Dengan cara mengaitkan pada sebelah kanan adalah kuasa dan sebelah kiri adalah beban.
Percobaan pertama dengan menggunakan besi panjang yang beukuran 50 cm, kemudian tentukan sisi sebagai kuasa dan beban, setelah itu gantungkan pada sisi kuasa sebesar 0,5 N dan beban awal 0,5 N kemudian atur jarak beban dan kuasa hingga posisinya seimbang, dan seterusnya tambahkan beban dan atur posisi seimbang dari beban kedua 0,5 N sampai beban total 2,5 N kelipatan 5. Dari data praktium dapat ditentukan keuntungan mekanika (KM),yaitu
KM = gaya beban = Fb
gaya kuasa Fk
perhitungan 1 ( tabel besi no 1)
Diketahui : Fb : 0,5 N
Fk : 0,5 N
Lb : 0,15 N
Lk : 0,15 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
Fb x Lb = 0,5 x 0,15
= 0,75 N
Fk x Lk = 0,5 x 0,15
= 0,75 N
KM = Fb
Fk
= 0,75 = 1 N
0,75
Dan pada pengamatan mengggunakan kayu prosedur atau langakah yang digunakan juga sama pada percobaan mengunakan besi namun beban (Fb) berbeda yaitu beban pertama 0,5 N, kedua 0,7 N, ketiga 0,8 N, ke empat 0,9 N dan yang terakhir (total beban) 1,1 N.
KM = gaya beban = Fb
gaya kuasa Fk
perhitunga 2 ( tabel kayu no 1 )
Diketahui : Fb : 0,5 N
Fk : 0,5 N
Lb : 0,23 N
Lk : 0,23 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
Fb x Lb = 0,5 x 0,23
= 0,115 N
Fk x Lk = 0,5 x 0,23
= 0,115 N
KM = Fb
Fk
= 0,115
0,115
= 1 N
berdasarkan dari pengamatan di atas diketahui bahwa untuk membentuk suatu keseimbangan diperlukan besar gaya yang sama lengan tuas. Jumlah beban dilengan kiri tuas akan sama denga jumlah beban disebelah kanan tuas. jarak beban terhadap titik tumpu mempengaruhi besar gaya yang di perlukan berat beban juga berpengaruh terhadap besar gaya yang harus dikerjakan . keuntungan mekanika dapat diperoleh melelui membagi gaya beban dengan gaya kuasa ataupun membandingkan panjang lengn kuasa dan lengan kanan
Bidang miring
Sebuah bidang miring menurunkan gaya yang di butuhkan untuk menaikkan benda ketempat tinggi dengan menambah jarak pemberian gaya harus diberikan ke posisi tujuan. Bidangmiring biasanya digunakan pada alat pemotong dan sering menggunakan bidang miring dalam bentuk baji. Dalam baji, gerak maju diubah menjadi gerakan pemisahan yang tegak lurus terhadap wajah.Dalam sebuah bidang miring, gaya lurus dibidang horizontal di ubah menjadi gaya vertikal.Berdasarkan dari hasil praktikum hubungan antara sudut dengan gaya benda dan aya kuasa terletak pada sudut yang ditentukan. Semakin besar sudut, keuntungan mekaniknya semakin kecil.Karena sudut yang besar, maka bidang miring akan semakin tinggi.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi KM antara lain:
sudut
tinggi
beban
Dari hasil tabel diatas pada sudut 0°-60° Fk semakin besar dari 0,3-1,7 N pada bidang licin sedangkan pada bidang kasardari sudut 10°-60° Fk juga semakin besar dari 1,4-2,6 N,Demikian dengan besar sudut yang seterusnya, besar sudut mempengaruhi gaya kuasa suatu benda akan tetapi gaya beban sama walaupun besar sudut sama asalkan menggunakan berat beban yang sama.
Dan pada percobaan terakhir yaitu tentang pesawat sederhana bidang miring, pada percobaan ini dilakuan dengan dua cara yaitu dengan menggunakan bidang kasar dan halus, percobaan pertama yaitu bidang kasar dengan menggunakan sterofom dan balok (beban) yang telah dikaitkan dengan neraca dan lakuaan percobaan dengan sudut kemiringan dari yang terkecil sampai terbesar yaitu sudut pertama 100, kedua 150, ketiga 300, ke empat 450, dan terakhir 600, dari bidang kemiringan yang berbeda dapat menghasilkan keuntungan mekanika (KM) yang berbeda sesuai dengan panjang bidang miring dan tinggi bidang miring yaitu sebagai berikut
KM = gaya beban = panjang bidang miring = I .
gaya kuasa tinggi bidang miring h
perhitunga 3 ( tabel bidang miring kasar no 1 )
Diketahui : Fb : 2,5 N
Fk : 1,6 N
I : 050,2 N
h : 1,57 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
KM = I.
h
= 50,2
1,57
= 1,56 N
Dan pada pengamatan mengggunakan bidang licin sudut bidang kemiringan, prosedur atau langakah yang digunakan juga sama pada percobaan bidang kasar namun panjang bidang miring berbeda yaitu 0,3. Sehingga keuntungan mekanikanya yaitu sebagai berikut :
KM = gaya beban = panjang bidang miring = I .
gaya kuasa tinggi bidang miring h
perhitunga 4 ( tabel bidang miring licin no 1 )
Diketahui : Fb : 1,9 N
Fk : 0,3 N
I : 0,3 N
h : 0 N
Ditanyakan : KM....?
Penyelesaian
KM = I.
h
= 0,3
0
= 6,3 N
Dalam percobaan tersebut terdapat beberapa ketidaksamaan dengan perhitungan, dikarenakan beberapa faktor, diantaranya tingkat ketelitian kita yang kurang, faktor – faktor dari luar yang mempengaruhi percobaan tersebut ( tidak merata nya permukaan meja, susahnya menyeimbangkan neraca ).
VII. KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
A. pengungkit
Dari pengamatan yang telah dilakukun dapat disimpulkan bahwa semakin dekat titik tumpu terhadap beben, maka panjang regangannya semakin kecil dan semakin jauh titik tumpu terhadap beban, maka panjang regangannya semakin besar.
B. Bidang Miring
Dari pengamatan yang telah dilakukun dapat disimpulkan bahwa semakin tingi bidang miring dan semakin licin permukaan bidang yang dilalui oleh kotak resonansi, maka pergerakannya akan cepat dan jika panjang regangan pegasnya semakin kecil. Begitu pula sebaliknya jika permukaan kasar.
SARAN
Dalam melakukan praktikum diharuskan mengikuti prosedur yang sudah ditentukan oleh dosen dan harus terlebih dahulu mengetahui materi yang akan di praktekan dan hendaknya membawa alat dan bahan yang digunakan pada saat praktikum.
Sebaiknya para praktikan lebih fokus dalam melakukan praktek
Mengondisikan keadaan agar tidak terjadinya keributan antar kelompok
VIII.DAFTAR PUSTAKA
Mobinta Kusuma,M.Pd, Yuni Arfiani,M.Pd.Buku DIKTAT PRAKTIKUM ILMU PENGETAHUAN ALAM (IPA)
Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan RI.2013.Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VII.Jakarta: Kemendikbud
Azam Much.2008.Akrab Dunia IPA Kelas V.Solo:Platinum
Sukajiyah.2011.PesawatSederhana.http://sukasains.com/materi/pesawat-sederhana/. ( Di akses pada tanggal 12 November 2013)
NN 2009. Pedoman penulisan skripsi FKIP UNS.Surakarta
NN 2006. Kurikulum 2006. Jakarta : Media Makmur Maju Mandiri
Soli Abimanyu,dkk, 2009. Strategi Pembelajaran. Jakarta : Dirjen Pendidikan Tinggi Depdiknas.
Srini M. Iskandar. 2001. Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung : CV. Maulana o Tim .2007. Strategi Belajar Mengajar. Surakarta : UNSPress.
Rafika said.2013Peningkatan Pemahaman konsep pesawat sederhana melalui metode eksperimen pada pembelajaran,vol 3,No 1.
Komentar
Posting Komentar