PEMANTAPAN IPA JILID 5 USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA (Kelas 8)

A. USAHA

1. Pengertian Usaha

Usaha berkaitan dengan energi. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Kata usaha sering dikaitkan dengan Tindakan untuk membuat suatu perubahan. Secara fisika, usaha dapat diartikan sebagai tarikan atau dorongan terhadap benda sehingga benda mengalami perubahan posisi dan atau keadaan gerak benda. Untuk memahami pengertian usaha, silakan perhatikan tabel berikut.

No	Pernyataan	Usaha	Bukan Usaha
1	Beni mendorong meja dengan gaya 10 N, sehingga meja berpindah sejauh 20 cm	√
2	Mangga bermassa 500 g jatuh dari pohonnya yang memiliki ketinggian 2m di atas tanah	√
3	Salma mendorong kereta belanjanya dengan gaya 50 N dari arah rak daging ke rak sayuran kemudian Kembali ke rak daging		√
4	Cici menginjak telur dengan gaya sebesar 5N sehingga telur tersebut pecah		√
5	Seorang atlit angkat besi menahan beban di atas kepalanya dengan gaya 100 N		√

Dari kedua peristiwa tersebut, dapat disimpulkan bahwa pengertian usaha berkaitan dengan gaya dan perpindahan. Usaha terjadi jika gaya yang bekerja pada suatu benda mengakibatkan bend aitu berpindah tempat. Jika gaya yang bekerja tidak menyebabkan perpindahan berarti pada benda tidak dilakukan usaha.

Berdasarkan pengertian usaha, jika pada sebuah benda bekerja gaya (F) sehingga benda berpindah sejauh (s), besar usaha merupakan hasil kali antara gaya dan perpindahan.

W = F . s

W = usaha (Joule)

F= gaya (Newton)

s = perpindahan (m)

Besar usaha yang dilakukan pada benda dinyatakan dalam Joule. Dengan 1 Joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya 1 N untuk memindahkan benda sejauh 1 meter dalam arah yang sama dengan arah gaya.

Contoh Soal

1) Beni mendorong meja dengan gaya 10 N, sehingga meja tersebut berpindah sejauh 20 cm. Tentukan usaha yang dilakukan Beni!

Jawab:

Diketahui: F = 10 N

s = 20 cm = 0,2 m

Ditanya: W = ?

Penyelesaian:

W = F.s

W = 10 . 0,2 = 2 Joule

2) Mangga dengan massa 500 g jatuh dari tangkainya yang memiliki ketinggian 2 m diatas tanah. Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi bumi yang bekerja pada mangga! (g = 10 m/s²)

Jawab:

Diketahui: m = 500 g = 0,5 kg

g = 10 m/s²

s = 2 m

Ditanya: W = ?

Penyelesaian:

F = m . g =0,5 . 10 =5 N

W = F.s = 5 . 2

W = 10 Joule

2. Daya

Daya adalah laju suatu benda dalam melakukan usaha atau besar usaha yang dilakukan gaya dalam waktu 1 sekon. Secara matematis, dapat dituliskan sebagai:

P = W/t

P = daya (Watt)

W= usaha (J)

t = waktu (s)

Contoh Soal

Untuk memindahkan buku dari lantai ke atas lemari yang tingginya 2 m, Andi membutuhkan gaya sebesar 30 N dalam waktu 3 detik. Tentukan usaha dan daya Andi!

Jawab:

Diketahui: F = 30 N

s = 2 m

t = 3 detik

Ditanya : W dan P ?

Penyelesaian:

W = F . s

W = 30 . 2 = 60 J

P = W/t

P = 60/3 = 20 Watt

B. PESAWAT SEDERHANA

Pesawat sederhana adalah segala jenis perangkat yang ditujukan untuk mempermudah pekerjaan manusia. Contoh dalam kehidupan sehari-hari:

- Untuk mencabut paku yang tertancap di sebuah papan, digunakan pesawat sederhana yang Bernama kakaktua (linggis).

- Untuk memindahkan beban berat ke tempat yang lebih tinggi digunakan pesawat sederhana yang bernama katrol

Sekarang kita akan membahas konsep dasar dari beberapa pesawat sederhana diantaranya tuas/pengungkit, bidang miring, dan katrol.

1. Tuas/Pengungkit

Pernahkah kamu melihat tukang bangunan untuk mencabut paku yang menancap pada papan? Untuk memudahkan tugasnya, ia menggunakan linggis sebagai pengungkit.

Lengan beban: jarak benda ke penumpu

Lengan kuasa: jarak gaya kuasa ke penumpu

Persamaan yang kita gunakan:

w.L_B=F.L_K

Keterangan:

w = berat benda (N)

L_B = Lengan beban (meter)

F = Gaya kuasa (N)

L_K = Lengan kuasa(meter)

Keuntungan mekanis dari sebuah tuas:

KM = beban/kuasa

KM = w/F

Macam-macam Tuas

a) Tuas jenis pertama. Titik tumpu (T) terletak di antara titik kuasa (K) dan titik beban (B).

Contoh: gunting, palu, tang, dan lain–lain.

b) Tuas jenis kedua. Titik beban (B) terletak di antara titik tumpu (T) dan titik kuasa (K).

Contoh: gerobak dorong, pemecah biji, pembuka botol, dan lain–lain.

c) Tuas jenis ketiga. Titik kuasa (K) terletak di antara titik tumpu (T) dan titik beban (B).

Contoh: lengan bawah, jepitan, sekop.

2. Bidang miring

Pada pesawat sederhana bidang miring, biasanya digunakan untuk memindahkan benda ke posisi yang lebih tinggi dengan membuat lintasa lebih panjang sehingga gaya yang dibutuhkan lebih kecil.

Persamaan untuk bidang miring:

w . h = F . s

Keterangan:

F = gaya kuasa (N)

w = berat beban (N)

s = panjang bidang miring (m)

h = tinggi bidang miring (m)

Beberapa pesawat sederhana yang prinsip kerjanya sama dengan bidang miring, yaitu: tangga dan sekrup.

3. Katrol

Mungkin adik-adik sering melihat tentang sistem pesawat sederhana ini, salah satunya adalah pada roda bergigi sepeda. Dalam pesawat sederhana, katrol dibagi kedalam tiga macam, yaitu: katrol tetap, katrol bebas (bergerak), dan katrol majemuk.

Contoh Soal.

1. Sebuah linggis dipakai untuk mengungkit batu yang beratnya 500 N. Jika panjang linggis 2,4 m dan lengan beban 40 cm. Berapakah gaya kuasa yang dibutuhkan untuk mengungkit batu itu?

Jawab:

Diketahui:

w = 500 N

L_B = 40 cm = 0,4 m

L_K = L – L_B = 2,4 – 0,4 = 2 m

Ditanya: F ?

Penyelesaian:

F . L_K = w . L_B

F . 2 = 500 . 0,4

F . 2 = 200

F = 200/2 = 200 N

2. Perhatikan gambar katrol bergerak satu buah dari katrol tetap!

Gaya mekanik yang diperlukan dan keuntungan mekanik pada katrol itu adalah…

Jawab:

Diketahui:

w = 600 N

Ditanya: F dan KM ?

Penyelesaian:

KM pada katrol gabungan sama dengan jumlah katrol yang digunakan:

KM = 2

F = w/KM

F = 600/2 = 300 N

3. Perhatikan gambar berikut!

Untuk memindahkan benda yang beratnya 3.000 N dari titik A ke titik B diperlukan gayasebesar F. Jika gesekan antara benda dan papan diabaikan, sedangkan s = 5 m dan h = 3m, maka gaya F yang diperlukan sebesar . . . .

Jawab:

Diketahui:

w = 3000 N

s = 5 m

h = 3 m

Ditanya: F?

Penyelesaian:

F . s = w . h

F . 5 = 3000 . 3

F . 5 = 9000

F = 9000/5 = 1800 N

LATIHAN SOAL

1. Seorang pengemudi menarik mobil yang mogok dengan gaya F seperti pada gambar, sehingga mobil tersebut berpindah sejauh 1000 cm. Besarnya usaha yang dilakukan pengemudi adalah

A. 250 J

B. 1.000 J

C. 2.500 J

D. 250.000 J

2. Perhatikan gambar berikut !

Besar usaha yang dilakukan oleh F1 dan F2 adalah....

A. 200 joule

B. 400 joule

C. 600 joule

D. 1000 joule

3. Perhatikan gambar alat-alat berikut!

Alat yang merupakan pesawat sederhana jenis tuas ditunjukkan oleh nomor .....

A. 1 dan 2

B. 2 dan 3

C. 2 dan 4

D. 3 dan 4

4. Peralatan di bawah ini yang memiliki prinsip kerja bidang miring pada gambar di bawah ini adalah ....

5. Dalam suatu keluarga terdapat 5 orang dengan berat masing-masing : Ayah = 80 N, Ibu = 50 N, Anton = 40 N, Budi = 25 N dan dan Cyntia = 8 N. Mereka bermain jungkat-jungkit seperti tampak pada gambar berikut :

Agar dalam posisi setimbang, yang menduduki posisi P dan Q adalah . . . .

A. Ibu dan Anton

B. Budi dan Cyntia

C. Anton dan Budi

D. Anton dan Cyntia

6. Pesawat sederhana berikut yang menggunakan prinsip pengungkit adalah

7. Perhatikan gambar tuas di bawah ini!

Gaya F (kuasa) mempunyai nilai paling kecil jika beban digantung pada posisi ...

A. 1

B. 3

C. 2

D. 4

8. Perhatikan gambar berikut!

Jika A-C =120 cm dan A-B = 30 cm, maka besar kuasa dan keuntungan mekanik yang diperoleh adalah ….

A. 3 kali dan 500 N

B. 375 N dan 4 kali

C. 4 kali dan 375 N

D. 500 N dan 3 kali

9. Perhatikan gambar berikut !

Berat beban yang dapat terangkat adalah ……

A. 150 N

B. 500 N

C. 250 N

D. 750 N

10. Jenis alat yang menggunakan prinsip tuas pada gambar di bawah ini adalah .

A.
B.

Alhamdulillah....

Semoga Adik-adik mengerti dan memahami materi tentang Usaha dan Pesawat sederhana ya...

Nah untuk pembahasan soal Latihan nya silakan adik-adik klik Pembahasan Latihan Soal Usaha dan Pesawat Sederhana, tapi jangan lupa, yuk coba kerjakan dulu...

Cari Blog Ini

Projeknidu: Belajar Berbagi