Jati HarmokoA. Usaha (W)
Usaha adalah energi yang diperlukan untuk memindahkan kedudukan suatu benda. Besarnya usaha ditentukan oleh besarnya gaya yang diberikan pada benda dan jahnya perpindahan benda. Secara matematis, usaha dapat dirumuskan sebagai berikut.
W = F. s
Keterangan:
W = usaha (joule)
F = gaya (newton)
s = perpindahan (meter)
Contoh Soal:
Diketahui gaya sebesar 5 N menyebabkan benda berpindah sejauh 10 m. Berapa besar usahanya?
Pembahasan:
Diketahui:
F = 5 N
s = 10 m
Ditanyakan: W = ….?
Jawaban:
W = F x s
W = 5 N x 10 m = 50 J
Jadi. besar usahanya sebesar 50 Joule.
B. Laju Energi atau Daya (P)
Laju energi atau daya adalah besar energi yang dipergunakan dalam setiap detik, sehingga dapat ditentukan dengan cara membagi besar usaha (W) dengan selang waktu (t). Secara matematis, Daya dirumuskan sebagai berikut.
P = W/t
Keterangan:
P = daya (watt)
W = usaha (joule)
t = waktu (sekon)
Contoh Soal:
Beni mendorong kereta belanja dengan gaya sebesar 250 N sehingga kereta belanjanya maju ke depan sejauh 50 m. Waktu yang diperlukan oleh beni untuk mendorong kereta belanja tersebut adalah 50 sekon. Tentukan:
a. besar usaha yang dilakukan oleh Beni untuk mendorong kereta belanja,
b. daya yang dilakukan Beni untuk mendorong kereta belanja.
Pembahasan:
Diketahui:
F = 250 N
s = 50 m
t = 50 s
Ditanyakan: W dan P
Jawaban:
a. besar usaha
W = F x s
W = 250 N x 50 m
W = 12500 J
b. besar daya
P = W/t
P = 12500 J/50 s
P = 250 watt
C. Jenis-Jenis Pesawat Sederhana
Pesawat sederhana adalah suatu alat yang digunakan untuk mempermudah melakukan usaha. Pesawat sederhana terdiri atas, katrol, roda berporos, bidang miring, dan pengungkit.
1. Katrol
Katrol adalah sebuah roda yang sekelilingnya diberi tali dan dipakai untuk mempermudah pekerjaan manusia. Ada berbagai macam katrol, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.
- Katrol tetap berfungsi untuk mengubah arah gaya tidak menggandakan gaya kuasa. Keuntungan mekanis untuk katrol tetap sama dengan 1.
- Katrol bebas berfungsi untuk melipat gandakan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi setengah dari gaya beban. Keuntungan mekanis untuk katrol bebas sama dengan 2.
- Katrol majemuk merupakan katrol 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 mekanis untuk katrol bebas sama dengan jumlah katrol.
2. Roda Berporos
Roda berporos merupakan pesawat sederhana yang terdiri atas sebuah poros yang melekat pada pusat roda yang lebih besar sehingga roda dan poros dapat berputar bersama-sama. Roda berporos memiliki fungsi untuk mempercepat gaya. Contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah pada kursi roda, sepeda, mobil, dan sepatu roda.
3. Bidang Miring
Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memudahkan gerak benda. Bidang miring mampu mengubah gaya dan jarak. Contoh penerapan bidang miring adalah tangga, sekrup, dan pisau.
Keuntungan mekanis bidang miring adalah
KM = W/F
atau
KM = l/h
Keterangan:
KM = keuntungan mekanis
W = berat beban (N)
F = gaya kuasa (N)
l = panjang bidang miring
h = tinggi bidang miring
4. Pengungkit/Tuas
Pengungkit merupakan pesawat sederhana yang dibuat dari sebatang benda yang keras (seperti balok kayu, batang bambu, atau batang logam) yang digunakan untuk mengangkat atau mencongkel benda. Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya.
Sistem kerja pengungkit terdiri atas tiga bagian, yaitu bagian beban, titik tumpu, dan kuasa. Berdasarkan posisi bagian-bagian sistem kerjanya, maka pengungkit dikelompokkan menjadi tiga yaitu pengungkit jenis pertama, pengungkit jenis kedua, dan pengungkit jenis ketiga.
a. Pengungkit Jenis Pertama
Pengungkit jenis pertama memiliki titik tumpu yang berada di antara beban dan kuasa. Semakin panjang lengan kuasa, maka semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengungkit beban tersebut. Contoh pengungkit jenis pertama, yaitu gunting, tang, linggis, dan palu pencabut paku.
b. Pengungkit Jenis Kedua
Pengungkit jenis kedua memiliki beban yang berada di antara titik tumpu dan kuasa. Contoh pengungkit jenis kedua yaitu gerobag dorong, pembuka kaleng, pemotong kertas, dan pemecah biji.
c. Pengungkit Jenis Ketiga
Pada pengungkit jenis ketiga, posisi kuasa berada di antara titik tumpu dan beban. Contoh pengungkit jenis ketiga yaitu sekop, jepitan, dan lengan bawah saat membawa beban.
