20 Contoh Soal Bidang Miring beserta Pembahasannya

2. Bagaimana cara meningkatkan keuntungan mekanik bidang miring?

Keuntungan mekanik bidang miring adalah perbandingan antara panjang bidang miring dengan tinggi bidang miring. Untuk bisa meningkatkan keuntungan mekanik bidang miring bisa dilakukan dengan cara memperpanjang bidang miring. Semakin panjang bidang miring, maka akan makin besar pula keuntungan mekaniknya.

3. Mengapa memindahkan kotak melewati bidang miring lebih mudah daripada mengangkatnya secara langsung?

Ketika memindahkan kotak melewati bidang miring ataupun mengangkatnya secara langsung akan tetap membutuhkan usaha atau kerja yang sama.

Usaha merupakan hasil kali antara gaya dengan perpindahan. Nah, apabila menggunakan bidang miring perpindahan yang kita lakukan lebih besar, tapi gaya yang kita lepaskan lebih kecil.

Sedangkan jika kita mengangkatnya secara langsung menggunakan tangan, maka gaya yang harus dikeluarkan pun lebih besar sebab perpindahannya lebih kecil.

Jadi, memindahkan kotak dengan melalui bidang miring menjadi lebih mudah daripada mengangkatnya secara langsung.

4. Mengapa jalan di daerah pegunungan diciptakan berkelok-kelok dari bawah sampai atas?

Jalan di daerah pegunungan dibuat berkelok-kelok dari bawah sampai atas adalah salah satu bentuk penerapan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini bertujuan supaya gaya yang manusia keluarkan lebih kecil dibandingkan saat jalannya dibuat hanya lurus ke atas.

5. Sebutkan alat-alat sederhana apa saja yang termasuk jenis bidang miring. Dan jelaskan cara kerjanya!

Alat-alat sederhana yang termasuk dalam bidang miring yaitu sekrup dan baji. Sekrup adalah bidang miring yang diputarkan pada tabung secara spiral. Ketika memutar sekrup, uliran seperti menarik sekrup ke dalam kayu.

Sebetulnya, bidang miring pada sekrup bergeser melalui kayu. Sementara baji adalah bidang miring dengan satu atau dua sisinya miring. Benda-benda diam di suatu tempat saat baji melaluinya.

6. Apa perbedaan antara sekrup yang ulirnya rapat dan sekrup yang ulirannya jarang?

Sekrup ulir dibuat berbeda karena, semakin rapat ulirnya sekrup maka interval ulir sekrup makin kecil dan keuntungan mekanisnya makin besar sehingga lebih memudahkan sekrup menancap ke dalam sebuah kayu atau tabung.

Begitu pun sebaliknya, apabila ulir sekrup agak jarang maka interval ulir sekrup semakin besar sehingga keuntungan mekanisnya makin kecil.

7. Sebuah sekrup mempunyai panjang 10 cm yang terbagi atas 24 uliran. Jari-jari sekrup itu 0,7 cm. Jika π = 22/7, maka berapa keuntungan mekanis sekrup tersebut?

Penyelesaian:

p = 10 cm

n = 24

r = 0,7 cm

π = 22/7

interval sekrup yakni:

d = p/n

d = 10 cm/24

d = 0,41 cm

Keuntungan mekanis sekrup yakni:

Km = 2πr/d

Km = 2(22/7)(0,7 cm)/(0,41 cm)

Km = 2(53,6/10)

Km = 10,72 cm

Jadi diperoleh keuntungan mekanis sekrup tersebut adalah 10,72 cm.

8. Kotak seberat 20.000 N akan dipindahkan ke dalam bak mobil menggunakan sebuah bidang miring sepanjang 4 m. Jika tinggi bak mobil dari tanah 2 m, maka berapa usaha dan gaya yang diperlukan?

Penyelesaian:

w = 20.000 N

s = 4 m

h = 2 m

Usaha (W) merupakan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahan maka:

W = w × h

W = (20.000 N) × (2 m)

W = 40.000 J

Usaha untuk memindahkan kotak melalui bidang miring maupun mengangkat secara langsung adalah sama, maka:

F × s = w × h

F × 4 m = 20.000 N × 2 m

F = 20.000 N/8

F = 2.500 N

Jadi, usaha dan gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan kota tersebut adalah 40.000 J dan 2.500 N.

9. Seorang laki-laki akan memindahkan sebuah peti seberat 400 N dari tanah ke dalam truk. Ketinggian bak truk dari tanah adalah 2 m. Apabila lelaki tersebut menggunakan sebuah papan dengan panjang 4 m untuk membuat bidang miring, maka hitunglah

a. usaha yang dilakukan laki-laki ini jika ia mengangkat secara langsung tanpa menggunakan bidang miring!

b. gaya yang diperlukan untuk memindahkan peti dengan bidang miring!

c. keuntungan mekanik jika ia menggunakan bidang miring untuk memindahkan peti tersebut!

Penyelesaian:

w = 400 N

h = 2 m

s = 4 m

a. usaha (W) yang dilakukan laki-laki ini jika ia mengangkat secara langsung tanpa menggunakan bidang miring merupakan perkalian antara tinggi bak dengan berat benda, maka:

W = w × h

W = 400 N × 2 m

W = 800 J

b. usaha yang diperlukan untuk memindahkan peti dengan bidang miring sama dengan usaha yang perlukan tanpa menggunakan bidang miring (mengangkat secara langsung), maka:

W = F × s

800 J = F × (4m)

F = 800/4

F = 200 N

c. keuntungan mekanis bidang miring yakni:

Km = s/h

Km = (4 m)/(2 m)

Km = 2

10. Dengan menggunakan papan yang panjangnya 2 m, pekerja mengerahkan gaya 625 N untuk memindahkan kotak ke langit-langit yang tingginya 4 m. Berapakah berat kotak tersebut?

Penyelesaian:

s = 2 m

F = 625 N

h = 4 m

g = 10 m/s2

F × s = w × h

F × s = m.g.h

(625)(2) = m(10)(4)

m = 1.250/40

m = 31,25  kg

11. Kamu ditugasi untuk memindahkan kotak cukup berat ke rak 1 m di atas lantai. Terdapat tiga papan yang dapat kamu gunakan. Papan pertama memiliki panjang 4 m, papan kedua 5 m, dan papan ketiga sepanjang 8 m. Papan manakah yang membuat kerjamu paling mudah? Dan mengapa?

Papan yang membuat kerja paling mudah adalah papan paling panjang yaitu papan ketiga yang panjangnya 8 meter sebab semakin panjang papan, maka keuntungan mekanisnya makin besar sehingga gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak makin kecil.

Papan yang membuat kerja paling mudah adalah papan paling panjang yaitu papan ketiga yang panjangnya 8 meter sebab semakin panjang papan, maka keuntungan mekanisnya makin besar sehingga gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak makin kecil.

12. Seorang pedagang akan menaikkan barang yang baru saja dibelinya menuju ketinggian 2 m dari tanah. Untuk mempermudah memindahkan barang seberat 800 N itu, ia menggunakan bidang miring licin sepanjang 4 m. Hitunglah berapa gaya dorong minimum yang diperlukan untuk menaikkan barang tersebut?

Penyelesaian:

h = 2 m

w = 800 N

s = 4 m

Gaya dorong minimum yang diperlukan yakni:

F × s = w × h

F × (4 m) = (800 N) × (2 m)

F = (1.600 Nm)/(4 m)

F = 400 N

13. Sebuah benda akan dinaikkan ke suatu tempat yang tingginya 5 m dari lantai menggunakan benda miring. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan adalah 10, tentukanlah panjang bidang miring yang diperlukan dan berat benda yang dinaikkan jika gaya dorong minimal yang harus diberikan adalah 1500 N

Penyelesaian:

h = 5 m

Km = 10

F = 1500 N

Panjang bidang miring dapat dicari dengan menggunakan rumus keuntungan mekanis yakni:

Km = s/h

s = Km × h

s = (10) × (5 m)

s = 50 m

Berat benda dapat dicari dengan menggunakan rumus usaha yakni:

F × s = w × h

1.500 × 50 = w × 5

w = 75.000/5

w = 15.000 N

14. Sebuah benda dengan berat 1600 N akan dinaikkan ke ketinggian 4 m. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan adalah 8, tentukanlah

a. jarak yang ditempuh benda pada bidang miring

b. kuasa yang dibutuhkan untuk mendorong benda tersebut

Penyelesaian:

w = 1600 N

h = 4 m

Km = 8

a. Jarak yang ditempuh benda yakni:

Km = s/h

s = Km × h

s = 8 × (4 m)

s = 32 m

b. kuasa yang dibutuhkan untuk mendorong benda yakni:

F × s = w × h

F × (32 m) = (1600 N) × (4 m)

F = (6.400 Nm)/(32 m)

F = 200 N

15. Seseorang mendorong benda dengan menggunakan papan yang panjangnya 20 meter untuk dinaikan ke dalam sebuah truk yang tingginya 2 m. Apabila benda tersebut massanya 50 kg dan g = 10 m/s2, tentukanlah

a. keuntungan mekanis bidang miring tersebut

b. gaya yang diperlukan untuk mendorong benda

c. usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda

Penyelesaian:

s = 20 m

h = 2 m

m = 50 kg

g = 10 m/s2

a. keuntungan mekanis bidang miring yakni:

Km = s/h

Km = 20 m/2 m

Km = 10

b. gaya yang diperlukan untuk mendorong benda yakni:

Km = w/F

F = mg/Km

F = (50 kg)(10 m/s2)/(10)

F = 50 N

c. usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda adalah:

W = F × s

W = (50 N) × (20 m)

W = 1.000 J

16. Sebuah benda dinaikan ke dalam truk dengan ketinggian 5 meter dan panjang papan 15 meter. Jika gaya yang digunakan dalam sistem tersebut sebesar 1.500 N, maka tentukan berapa massa benda yang dipindahkan

Penyelesaian:

h = 5 m

s = 15 m

F = 1.500 N

g = 10 m/s2

Massa benda yang dipindahkan yakni:

F × s = m × g × h

1.500 × 15 = m × 10 × 5

22.500 = 150 m

m = 22.500/150

m = 150 kg

17. Tentukan berapa keuntungan mekanik sebuah bidang miring yang memiliki panjang 6 m dan tingginya 3 m?

Penyelesaian:

s = 6 m

h = 3 m

Keuntungan mekanik bidang miring yakni:

Km = 6m/3m

Km = 2

18. Papan sepanjang 4 m disandarkan pada sebuah bak mobil yang berada di 60 cm dari tanah. Papan itu dipakai untuk mendorong peti seberat 80 kg dari tanah ke bak mobil. Berapa keuntungan mekanis dan gaya dorongnya?

Penyelesaian:

s = 4 m

h = 60 cm = 0,6 m

m = 80 kg

g = 10 m/s2

Keuntungan mekanis bidang miring yakni:

Km = s/h

Km = 4/0,6

Km = 6,6

Menaikan benda melalui bidang miring maupun diangkat secara langsung akan memerlukan usaha yang sama sehingga:

F × s = w × h

F × s = m × g × h

F × (4 m) = (80 kg) × (10 m/s2) × (0,6)

F = (480 Nm)/(4 m)

F = 120 N

Sehingga diperoleh keuntungan mekanis dan gaya dorongnya adalah 6,6 dan 120 N.

19. Sebuah papan sepanjang 4,8 m digunakan untuk mendorong peti 100 kg dari tanah ke bak mobil yang tingginya 1,2 m. Tentukan

a. gaya dorong minimal agar peti sampai di atas mobil

b. pertambahan panjang papan jika menginginkan gaya dorong 100 N

Penyelesaian:

s = 6 m

m = 60 kg

h = 1,5 m

g = 10 m/s2

a. gaya dorong minimalnya yakni:

F × s = w × h

F × s = m × g × h

F × 6 = 60 × 10 × 1,5

F = 900/6

F = 150 N

b. panjang papan yang diperlukan jika menginginkan gaya dorong 100 N yakni:

F × s = m × g × h

100 × s = 60 × 10 × 1,5

s = 900/100

s = 9 m

Maka pertambahan panjang papan yakni 9 m – 6 m = 3 m.

20. Sebuah sekrup memiliki panjang 10 cm dengan jari-jari sekrup itu 0,7 cm. Apabila keuntungan mekanis sekrup tersebut 11, maka tentukan banyak ulir sekrup tersebut?

Penyelesaian:

p = 10 cm

r = 0,7 cm

Km = 11

π = 22/7

Cari panjang interval sekrup yakni:

Km = 2πr/d

d = 2πr/Km

d = 2(22/7)(0,7)/11

d = 0,4 cm

Banyak ulir sekrup yakni:

d = p/n

n = p/d

n = 10 cm/0,4 cm

n = 25

Jadi, banyak ulir sekrup tersebut adalah 25 buah.

Nah, itulah informasi yang berisi 20 contoh soal bidang miring beserta pembahasannya. Semoga deretan soal-soal ini dan penyelesainnya bisa membantu anak mama semakin mahir dalam menghitung sekaligus memahami materi bidang miring.

Baca juga:

• Kewajiban Manusia untuk Merawat Bumi, Materi Kelas 6 SD
• Aktivitas Ekonomi di Sekitar Sungai, Materi Kelas 4 SD
• Penjelasan Mengenai Gaya Gesek dan Manfaatnya, Materi Kelas 4 SD