USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA

Kompetensi Dasar:

3.3

Menjelaskan konsep usaha, pesawat
sederhana dan penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari, serta hubung-
annya dengan kerja otot pada struk-
tur rangka manusia.


USAHA

       Energi adalah kemampuan untuk me-
lakukan usaha. Oleh karena itu satuan untuk
energi dan usaha sama-sama " joule (J) " un-
tuk SI dan " erg "  untuk CGS.

Energi dilambangkan dengan huruf
" e besar = E ". sedangkan usaha di-
lambangkan dengan huruf  " we be-
sar = W (work = kerja) ".


      Energi dan usaha me-
rupakan besaran skalar.

Usaha adalah:

1) Gaya dikali perpindahan atau jarak

    W   =    F   x   s

2) Berat dikali perpindahan atau jarak

     W   =    w   x   s
          =    m x g  x s

3) Berat dikali ketinggian

   W   =    w   x   h
          =    m x g  x h


Besaran skalar adalah
besaran yang memiliki
nilai, tetapi tidak memi-
liki arah.

Keterangan :

W = we besar = work = kerja
     = usaha, satuannya J (joule)

w   = we kecil = weight = berat,
       satuannya N (newton)

F    = ef besar = force = gaya, satuan-
       nya N (newton)

s     = es kecil = space = spasi, satuan-
      nya m (meter)

m    = em kecil = massa, satuannya kg

g     = percepatan gravitasi bumi



g = percepatan gravitasi bumi, besarnya
   = 9,8 N/kg atau 10 N/kg
   atau   9,8 m/s²   

   atau 10 m/s²   

  Bila di soal tidak diberi
  tahu maka besarnya yang
  dipakai adalah 10 m/s²

  atau  10 N/kg.

   Berat dan gaya merupa-
kan besaran vektor.

Besaran vektor
artinya besaran yang
memiliki nilai dan arah.


HUBUNGAN USAHA DAN DAYA

Daya dilambangkan dengan huruf
pe besar = P. Satuan daya adalah 
W (watt).


  Daya (Power = kekuatan) adalah

1) Kecepatan dalam melakukan gaya
     atau gaya dikali kecepatan

     P   =   F    x   v

2) Jumlah energi atau usaha yang di-
     pakai per satuan waktu


       P    =    W/t



       Daya merupakan
besaran skalar.

Besar 1 PK (Paar de Kraft)

1 PK = 746 W (watt)

Paar de Kraft artinya daya 
kuda. Sama juga dengan
kata horse power.

Kuda = paard
Daya  = Kracht

Horse = kuda
Power = daya

SOAL USAHA

SOAL DAYA

Sebuah mesin memiliki daya 360 watt,
bekerja selama 1 jam. Usaha yang di-
lakukan mesin tersebut adalah ....

A. 129,6 kJ (kilojoule)
B. 0,1 J (joule)
C. 10 joule
D. 1.296.000 J



Gaya yang bekerja pada mesin
adalah 1000 N. Apabila kecepatan
mesin tersebut sebesar 20 m/s, ma-
ka daya yang dimiliki oleh mesin
tersebut adalah ....

A. 2000 W
B. 50 watt
C. 20 kW (kilowatt)
D. 1.200 W (watt)



CONTOH YANG LAIN KLIK

CONTOH SOAL YANG LAIN KLIK

CONTOH SOAL YANG LAIN KLIK JUGA


PESAWAT SEDERHANA

      Pesawat sederhana merupakan
sebuah alat yang digunakan untuk
pemudahkan pekerjaan manusia.

Jika pekerjaan semakin mudah maka
keuntungan mekanik yang diperoleh
semakin besar.

KM = keuntungan 
           mekanik,
           tanpa satuan

Ada 4 macam pesawat sederhana,
yaitu:

1) Tuas (pengungkit)
2) Katrol (kerekan)
3) Bidang Miring
4) Roda Bergandar


TUAS (PENGUNGKIT)

         Tipe/jenis tuas dibedakan 3:

1) Tipe 1: Cirinya titik tumpu (T) terletak
    di antara berat beban dan  gaya kuasa.

    F-T-w atau w-T-F

Contohnya: gunting biasa, 
                     gunting kuku


    Tipe ini yang dijadikan soal perhitungan
    matematis.

    Gambar bagian tuas:

RUMUS TUAS

2) Tipe 2: Cirinya titik tumpu (T) 
    terletak di ujung berat beban w)
    dan  gaya kuasa (F) sebelum
    berat beban.

    F-w-T atau T-w-F

   Berat beban (w) di 
   antara T dan F

   Contoh : gerobak dorong
                   beroda satu,
                   pembuka tutup
                   botol, catut pen-
                   cabut paku


3) Tipe 3: Cirinya titik tumpu (T) 
    terletak di ujung   gaya kuasa (F)
    dan berat beban (w) sebelum F

    w-F-T atau T-F-w

   Gaya kuasa (F) di 
   antara T dan w

   Contoh : lengan mengangkat
                   barbel, penggunaan 
                   sekop, penjepit roti,
                   stapler, alat pancing
                   dan mencangkul



PERBEDAAN DALAM RUMUS TUAS

TUAS JENIS/TIPE PERTAMA (KE-1)KLIK


CONTOH SOAL TUAS

 Perhatikan tuas atau pengungkit

 di bawah ini!

         Berdasarkan gambar tersebut, maka

         besarnya gaya yang dilakukan adalah

          ....    

A.      30 N         C.  40 N

B.      35 N         D.  45 N

           Jawaban : A. 30 N (newton)

           Penyelesaian :

CONTOH YANG LAIN KLIK

CONTOH YANG LAIN KLIK JUGA



KATROL

     Katrol yang sering kita jumpai
pada perigi/sumur atau pengerjaan
suatu gedung disebut secara awam se-
bagai kerekan. Biasanya disertai timba
dari ember plastik atau ember karet.


Keuntungan mekanik (KM) katrol
beragam, mulai dari 1.

Katrol terbagi 3 jenis:

1) Katrol tetap, dengan KM =1
2) Katrol bergerak, dengan KM = 2
3) Katrol majemuk (takal), dengan
    KM lebih dari 3





Keuntungan mekanik lainnya adalah
2, 3, 4 dan seterusnya.


Katrol yang KM-nya bernilai 2 atau 2 kali 

 Katrol Majemuk (Takal)

 Perhatikan katrol  berikut!

        Besar  gaya (F)  yang  ditunjukkan

  sebagaimana di dalam gambar

   adalah .... 

A.      7500 N      C. 5000 N

B.      6000 N      D. 3000 N

         Jawaban : C. 5000 N

        Penyelesaian :

         Diket     : w  =  15.000  N

         Dit         :    F ?

          Jawab  :

           F   =   1/3   x  w

                 = 1/3  x 15.000   =  5000  N

          Penjelasan   :

           Meskipun hanya terdiri dari dua (2)

           katrol, ini digunakan bersama-sama.

           Susunannya yang berganda seperti

           itu , dihitung berdasarkan jumlah tali.

           Tali tersebut ada 3. Maka w = 3 F

           atau   F = 1/3  x w.

              

BIDANG MIRING

Contoh Soal Bidang Miring






Contoh lainnya :




SOAL LATIHAN 

RODA BERGANDAR

      Roda bergandar adalah
alat yang terdiri dari roda-
roda yang dihubungkan de-
ngan gandar dan dapat di-
putar secara bersamaan.


Gandar adalah sumbu atau
pusat atau poros yang meng-
hubungkan roda-roda.

HUBUNGAN PESAWAT SEDERHANA
DENGAN KERJA OTOT DAN RANGKA
MANUSIA

Contoh : lengan mengangkat
               barbel  = Tuas jenis ke-3

ENERGI

          Energi adalah kemampuan untuk me-
lakukan usaha. Oleh karena itu satuan untuk
energi dan usaha sama-sama " joule (J) " un-
tuk SI dan " erg "  untuk CGS.

Energi dilambangkan dengan huruf
" e besar = E ". sedangkan usaha di-
lambangkan dengan huruf  " we be-
sar = W (work = kerja) ".


      Energi dan usaha me-
rupakan besaran skalar.

Besaran skalar adalah
besaran yang memiliki
nilai, tetapi tidak memi-
liki arah.


Energi tidak dapat diciptakan, kecuali
oleh Tuhan. Energi dapat berubah dari
suatu bentuk energi ke bentuk energi
yang lain.

Contohnya:
- energi gerak menjadi energi listrik
- energi listrik menjadi energi gerak
- energi kimia menjadi energi cahaya

GAYA BERAT

         Gaya berat sering di-
sebut berat

 Berat atau gaya berat dilambangkan
dengan huruf we kecil = w (w = weight
= berat, satuannya N (newton).
Satuannya sama dengan satuan gaya.

Rumus persamaannya adalah:

w  =  m x g

Berat atau gaya berat adalah massa yang
dipengaruhi oleh kecepatan gravitasi bumi.

g = percepatan gravitasi bumi, besarnya
   = 9,8 N/kg atau 10 N/kg
   atau   9,8 m/s²   

   atau 10 m/s²   

  Bila di soal tidak diberi
  tahu maka besarnya yang
  dipakai adalah 10 m/s²

  atau  10 N/kg.

   Berat dan gaya merupa-
kan besaran vektor.

Ingat besaran vektor
artinya besaran yang
memiliki nilai dan arah.

Percepatan gravitasi di bulan
 = 1/6  kali percepatan gravitasi
bumi.



CONTOH SOAL BERAT

Seorang astronot memiliki berat badan
600 N (newton) ketika di bumi. Berapakah
beratnya ketika di bulan? Apa yang terjadi
dengan berat astronot ketika di bulan?

Penyelesaian :

Diketahui : w di bumi - 600 N

                   g di bulan = 1/6 x g di bumi

Ditanya    : w di bulan?

Jawab       :

     w = m x g

     w di bulan  = m x g di bulan

   
   Cari m (massa). Massa di mana pun
   nilainya sama. Rumus m =w/g

 g di bulan = 1/6 x g di bumi

                            = 1/6 x 10 N/kg

Maka :

 w di bulan  = m x g di bulan

                     = 60 x 1/6  x 10

                     = 100 N


Berat astronot di bulan =
100 N

Terjadi pengurangan berat
= 600 N - 100N = 500 N

BERAT (GAYA BERAT), ENERGI, USAHA DAN DAYA

BERAT (GAYA BERAT)

      Berat atau gaya berat dilambangkan
dengan huruf we kecil = w (w = weight
= berat, satuannya N (newton).
Satuannya sama dengan satuan gaya.

Rumus persamaannya adalah:

w  =  m x g

Berat atau gaya berat adalah massa yang
dipengaruhi oleh kecepatan gravitasi bumi.

g = percepatan gravitasi bumi, besarnya
   = 9,8 N/kg atau 10 N/kg
   atau   9,8 m/s²   

   atau 10 m/s²   

  Bila di soal tidak diberi
  tahu maka besarnya yang
  dipakai adalah 10 m/s²

  atau  10 N/kg.

   Berat dan gaya merupa-
kan besaran vektor.


ENERGI DAN USAHA

            Energi adalah kemampuan untuk me-
lakukan usaha. Oleh karena itu satuan untuk
energi dan usaha sama-sama " joule (J) " un-
tuk SI dan " erg "  untuk CGS.

Energi dilambangkan dengan huruf
" e besar = E ". sedangkan usaha di-
lambangkan dengan huruf  " we be-
sar = W (work = kerja) ".

Usaha adalah:

1) Gaya dikali perpindahan atau jarak
2) Berat dikali perpindahan atau jarak
3) Berat dikali ketinggian

      Energi dan usaha me-
rupakan besaran skalar.

DAYA

      Daya (Power = kekuatan) adalah

1) Kecepatan dalam melakukan gaya
     atau gaya dikali kecepatan

2) Jumlah energi atau usaha yang di-
     pakai per satuan waktu

Daya dilambangkan dengan huruf
pe besar = P.


       Daya merupakan
besaran skalar.

HUKUM-HUKUM NEWTON TENTANG GAYA

      Satuan gaya (force) menggunakan
nama seorang Ilmuan Fisika berkebang-
saan Inggris bernama Sir Isaac Newton
(1643-1727).

Jasa-jasanya sangat menginspirasi di da-
lama ilmu Fisika. salah satunya tentang
hukum Newton.

Ada 3 hukum Newton,  yaitu:

1) hukum I Newton

    Dikatakannya: "Setiap benda akan selalu
    diam atau bergerak lurus beraturan jika
    tidak ada pengaruh gaya luar.

    Hukum ini disebut juga hukum Inersia
    atau hukum kelembaman.
    Ingat "kelembaman" bukan kelembaban.
    atau kelembapan.

    Kelembaman adalah keadaan setiap benda
    memertahankan diri menentang perubahan
    gerak yang terjadi padanya.

    Contoh peristiwa kelembaman atau inersia
    adalah :

    1) Ketika sepeda motor akan mulai berge-
        rak, akan terjadi sentakan yang mengaki-
        batkan pengendara terdorong ke belakang

     2) Ketika sepeda motor di rem, maka tubuh
         pengendara atau orang di atasnya terdo-
         rong ke depan


2) hukum II Newton

              Pernyataan hukum II Newton:
 
     Rumus persamaannya adalah:
   

      " Percepatan benda sebanding dengan jum-
      lah gaya yang bekerja pada suatu benda dan
      berbanding terbalik dengan massa bendanya "

      Hukum II Newton dikenal dengan nama
      hukum percepatan.

3) hukum III Newton

           Hukum ini dikenal sebagai hukum aksi-
    reaksi.

    " Jika pada suatu benda dikenai gaya aksi,
    maka yang terjadi pada benda adalah gaya
    reaksi yang besarnya sama, tetapi memiliki
    arah yang saling berlawanan ".

 

           
             Contoh penerapan hukum III Newton:

              Balon yang udaranya dikeluarkan
              dan dibiarkan lepas. Maka balon
              bergerak meluncur berlawanan de-
              ngan arah gerak udara keluar dari
              mulut (lubang tiupan).