Usaha dan Pesawat Sederhana, Materi Kelas 8 SMP

Di dalam IPA, usaha adalah gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berpindah atau bergerak sepanjang garis lurus searah dengan arah gaya tersebut.

Semakin besar gaya yang diberikan pada benda, semakin besar juga usaha yang dihasilkan. Semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula gaya yang dihasilkan.

Usaha berkaitan erat dengan energi dan gaya. Energi inilah yang merupakan kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja pada sebuah benda.

Contohnya apabila kuda yang menarik kereta mengakibatkan kereta berpindah tempat, maka dapat dikatakan kuda melakukan usaha. Kuda mampu menarik kereta sebab kuda tersebut memiliki energi.

Usaha dan energi dapat dihitung atau dicari menggunakan sebuah rumus. Rumus usaha dan energi adalah sebagai berikut:

Rumus Usaha

W = F × s

Dengan keterangan:

W = usaha (J/Joule)

F = gaya yang diberikan (N/Newton)

s = perpindahan (m/meter)

Rumus energi atau daya

Laju energi atau daya (P) adalah besar energi yang dipakai pada setiap detik, sehingga bisa ditentukan dengan membagi besar usaha (W) dengan selang waktunya (t).

P = Wt

Dengan keterangan:

P = daya (watt)

W = usaha (J/Joule)

t = waktu (s/sekon)

Selanjutnya ada pesawat sederhana nih, Ma. Tahukan Mama atau anak mama apa itu pesawat sederhana?  Dalam fisika, pesawat sederhana adalah sejenis alat yang digunakan untuk membantu mempermudah pekerjaan manusia.

Pesawat sederhana merupakan segala jenis perangkat yang hanya membutuhkan satu gaya untuk bekerja. Kerja terjadi ketika gaya diberikan dan menyebabkan gerakan sepanjang suatu jarak tertentu. Kerja yang timbul adalah hasil gaya dan jarak.

Keuntungan mekanis (KM) adalah angka yang menunjukkan berapa kali pesawat menggandakan gaya. Keuntungan mekanis bisa dirumuskan sebagai berikut:

KM = Gaya Beban/Gaya Kuasa = FB/FK

Pesawat sederhana terbagi menjadi 4 yaitu katrol, roda berporos, bidang miring, dan pengungkit.

1. Katrol

Jenis pesawat sederhana yang pertama ada katrol. Katrol dibagi menjadi dua yaitu katrol tetap dan katrol bebas.

Katrol tetap memiliki fungsi mengubah arah gaya. Sementara pada katrol tetap tunggal, gaya kuasa yang dipakai untuk menarik beban sama dengan gaya beban. Keuntungan mekanis katrol tetap = 1. Contoh pemakaian katrol tetap dalam kegiatan sehari-hari yaitu katrol timba air yang digunakan untuk mengambil air dari sumur.

Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, akibatnya gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda lebih kecil daripada gaya beban. Contohnya seperti katrol yang berada di  pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas. Katrol bebas tentu saja kedudukannya berubah dan tak dipasang di tempat tertentu.

Tak hanya katrol tetap dan katrol bebas saja, ternyata ada satu lagi jenis katrol yang merupakan gabungan antara katrol tetap dan katrol bebas. Katrol ini disebut dengan katrol majemuk. Katrol majemuk adalah gabungan katrol tunggal dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu. Keuntungan mekanis dari katrol majemuk sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban. Contoh katrol dalam bidang industri digunakan untuk mengangkat benda berat.

2. Roda Berporos

Roda berporos adalah pesawat sederhana yang menggunakan roda dan memiliki poros tempat berputarnya roda. Pengguanaan roda berporos ini dapat digunakan untuk memindahkan benda dengan mudah tanpa mengeluarkan banyak gaya.

Contoh benda-benda yang memakai prinsip roda berporos adalah mobil, sepatu roda, roda sepeda, kursi roda, dan roda gigi. Roda gigi berfungsi sebagai pusat pengatur gerak sepeda yang terhubung dengan sepeda.

3. Bidang Miring

Bidang miring adalah suatu permukaan miring yang penampangnya berbentuk segitiga dan bisa digunakan sebagai pesawat sederhana. Contohnya yaitu pisau, sekrup, dan tangga.

Keuntungan mekanis bidang miring bisa dihitung denagn menggunakan rumus sebagai berikut:

KM = Gaya Beban/Gaya Kuasa = FB/FK

Karena FB/FK= l/h Sehingga, KM Bidang Miring = l/h

Dengan keterangan:

KM = Keuntungan mekanis

FB = Gaya beban

FK = Gaya kuasa

l = panjang bidang miring

h = tinggi bidang miring

4. Pengungkit

Pengungkit adalah bentuk pesawat paling sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda. Pengungkit mempunyai tiga aspek utama yaitu titik tumpu, beban, dan kuasa.

Pengungkit terbagi menjadi tiga yaitu sebagai berikut:

• Jenis pertama: titik tumpu terletak diantara beban dan kuasa. Contohnya adalah gunting.
• Jenis kedua: titik beban terletak diantara tumpu dan kuasa. Contohnya adalah penutup botol.
• Jenis ketiga: titik kuasa terletak diantara beban dan tumpu. Contohnya adalah pinset.

Keuntungan mekanis pengungkit dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini:

Karena syarat kesetimbangan tuas (pengungkit) adalah

FB × LB = FK × LK dan KM = FB/FK  maka KM Tuas = LK/LB

Dengan keterangan:

KM = Keuntungan mekanis

FB = Gaya beban

FK = Gaya kuasa

LK = Lengan kuasa

LB = Lengan beban

Prinsip kerja pesawat sederhana ternyata tak hanya bekerja pada benda-benda, tetapi juga berlaku pada sistem gerak manusia, seperti pada struktur otot dan rangka manusia. Contohnya ketika kita mengangkat barbel.

Telapak tangan membawa barbel berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku kita (sendi antara lengan atas dan lengan bawah), sementara titik kuasanya adalah lengan bawah.

Nah, demikian informasi mengenai usaha dan pesawat sederhana dari materi kelas 8 SMP. Semoga informasi ini dapat menambah wawasan anak mama dan Mama.