PESAWAT SEDERHANA

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Manusia diberi anugerah akal oleh Tuhan Yang Maha Kuasa. Dengan akalnya manusia dapat mengembangkan dirinya, bekerja mengolah dan mengelola alam, yang semuanya dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya.

      Seiring dengan perkembangan jaman, berkembang pula ilmu pengetahuan manusia. Dengan segala kemampuan daya akalnya, manusia berusaha mencari, menemukkan, dan menciptakan teknologi untuk menunjang kehidupannya dimuka bumi ini. Salah satunya adalah menemukan dan menciptakan alat untuk meringankan dan memudahkan pekerjaan manusia yang disebbut dengan pesawat.

      Dengan pesawat beban manusia dalam bekerja untuk mencukupi kebutuhan hidupnya menjadi semakin ringan dan mudah manusia tidak perlu lagi  mengeluarkan energi yang besar sehingga menguras dan menghabiskan tenaga atau energinya ketika bekerja.

      Penggunaan pesawat ini banyakl kita jumpai dalam kehidupan manusi sehari-hari. Misalnya, ketika memotong kita menggunakan pisau atau gunting, tukang kayu mencabut paku dengan palu pencabut paku, orang menaikkan drum minyak ke atas truk dengan papan atau bidang miring, orang membuat tangga pada rumahnya yang berlantai dua, orang menggunakan katrol ketika mengambil air dari dalam sumur, dan sebagainya.

Pesawat yang digunakan manusia untuk mempermudah dan meringankan pekerjaannya ada dua macam, yaitu pesawat sederhana dan pesawat rumit. Dalam makalah ini akan dibahas tentang pesawat sederhana.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah sebagai berikut :

1.      Apa pengertian pesawat sederhana?

2.      Apa saja jenis-jenis pesawat sederhana itu?

3.      Bagaimana rumus dari keuntungan mekanik?

4.      Bagaimana contoh aplikasi pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari?

5.      Bagaimana contoh aplikasi pesawat rumit dalam kehidupan sehari-hari?

C.     Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah:

1.      Untuk mengetahui pengertian pesawat sederhana

2.      Untuk mengetahui jenis-jenis pesawat sederhana

3.      Untuk mengetahui rumus keuntungan mekanik pesawat sederhana

4.      Untuk mengetahui contoh aplikasi pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari

5.      Untuk mengetahui contoh aplikasi pesawat rumit dalam kehidupan sehari-hari

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Pesawat Sederhana

Banyak peralatan yang diciptakan manusia dari yang paling sederhana sampai yang paling rumit seperti motor, mobil, pesawat terbang, telepon, televisi, facsimile, komputer dan lain-lain. Alat yang digunakan oleh manusia untuk memudahkan melakukan pekerjaan atau kegiatan disebut pesawat. Ada dua jenis pesawat, yaitu: pesawat sederhana dan pesawat rumit. Pesawat sederhana adalah alat bantu kerja yang bentuknya sangat sederhana contohnya adalah tuas, bidang miring, dan katrol. Pesawat rumit adalah pesawat yang terdiri dari susunan beberapa pesawat rumit contonya pesawat terbang, pesawat telepon, pesawat televisi, mobil, motor, sepeda dll.

B.     Jenis Pesawat Sederhana

1.      Tuas

Tuas atau pengungkit adalah sebuah batang yang dapat diputar di sekitar titik tumpu. Jika ujung tuas yang satu diungkit ke bawah, maka ujung yang lain akan memberikan dorongan ke atas. Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehingga keuntungan menggunakan tuas adalah gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan. Pengungkit terdiri dari tiga bagian,yaitu:

a.       Titik Tumpu disebut juga dengan titik fulkrum, yaitu titik tempat batang ditumpu atau diputar

b.      Titik Beban yaitu bekerjanya beban

c.       Titik Kuasa yaitu bekerjanya gaya

Besarnya gaya yang dihasilkan bergantung pada panjang lengan gaya dan panjang lengan beban. Makin besar perbandingannya, makin besar pula gaya ungkit yang dihasilkan. Perbandingan beban yang diangkat dan kuasa yang dilakukan disebut keuntungan mekanis. Keuntungan mekanis dapat dihitung dengan rumus:

atau

Keterangan:

KM            = keuntungan mekanik

w               = gaya beban (N)

f                 = gaya kuasa (N)

lk               = lengan kuasa (m)

lb               = lengan beban (m)

Jenis-jenis tuas terbagi ke dalam tiga kelas, yaitu tuas jenis pertama, tuas jenis kedua, tuas jenis ketiga:

a.       Tuas jenis satu

Titik tumpu selalu berada di antara kuasa dan beban. Makin dekat jarak titik tumpu ke beban, maka keuntungan mekanis yang diperoleh akan makin besar. Peralatan yang termasuk pada tuas kelas pertama adalah gunting, tang, dan pembuka kaleng.

b.      Tuas jenis kedua

Titik kuasa dan beban berada pada sisi yang sama dari titik tumpu. Atau dapat dikatakan bahwa beban berada antara titik tumpu dan kuasa. Keuntungan mekanis akan lebih besar diperoleh jika letak titik tumpu sangat dekat dengan beban. Contoh tuas kelas dua adalah pencabut paku, pembuka botol, dan stapler.

c.       Tuas jenis tiga, letak kuasa berada di antara beban dan titik tumpu.

Tuas kelas tiga tidak memiliki fungsi selayaknya tuas pada umumnya. Tuas kelas tiga berfungsi untuk memperbesar perpindahan. Salah satu contoh tuas kelas tiga adalah kuas.

2.      Katrol

Sebelum air diperoleh melalui pengolahan Perusahaan Air Minum, hampir semua orang memperoleh air dari sumber mata air yang disebut sumur. Bahkan, sampai sekarang di beberapa desa, sumur masih mudah dijumpai. Untuk mempermudah pengambilan air dari dalam sumur, digunakanlah alat yang termasuk jenis pesawat sederhana, yaitu katrol.

Prinsip kerja katrol adalah mengubah arah gaya sehingga kerja yang dilakukan menjadi lebih mudah.

Jenis-jenis katrol:

a.       Katrol tetap

Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berpindah pada saat digunakan. Katrol jenis ini biasanya dipasang pada tempat tertentu.
Contoh: katrol yang digunakan pada tiang bendera dan sumur timba.

b.      Katrol bebas

Kedudukan atau posisi katrol berubah dan tidak dipasang pada tempat tertentu. Katrol jenis ini biasanya ditempatkan di atas tali yang kedudukannya dapat berubah. Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Jika ujung yang lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.

c.       Katrol majemuk(katal)

Katrol majemuk adalah susunan katrol yang terdiri lebih dari satu katrol.
Contohnya: Pada mobil derek dan peralatan pemanjat tebing.

Keuntungan mekanik katrol dapat dihitung dengan rumus:

Keterangan:

KM      = keuntungan mekanik

W        = gaya beban (N)

F          = gaya kuasa (N)

3.      Bidang Miring

Telah disebutkan di awal pembahasan tentang contoh penerapan bidang miring sebagai pesawat sederhana. Dengan menggunakan pesawat sederhana bidang miring, gaya yang dikeluarkan untuk menaikkan suatu benda akan lebih kecil dibanding dengan menaikkannya secara langsung. Namun demikian, jarak yang ditempuh benda dalam bidang miring akan lebih jauh dibanding jarak yang ditempuhnya jika dinaikkan langsung.

Penjelasan yang diuraikan di atas memberikan contoh sebuah bidang miring yang diam. Pada kenyataannya, terdapat bidang miring yang merupakan pesawat sederhana yang dapat bergerak, yaitu baji dan sekrup.

Keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung dengan rumus:

atau

Keterangan:

KM      = keuntungan mekanik

w         = gaya beban (N)

f           = gaya kuasa (N)

s           = panjang lintasan miring (m)

h          = tinggi bidang miring (m)

4.      Roda

Roda memiliki bentuk yang bundar sehingga mudah bergerak. Roda digunakan untuk memindahkan benda agar lebih ringan karena mengurangi gesekan.

Roda termasuk katrol tetap. Roda memiliki sebuah poros dan bisa berputar pada porosnya.

Jenis-jenis roda, yaitu:

a.       Roda Setali

Roda setali, yaitu dua buah roda atau lebih yang dihubungkan dengan tali. Contoh: roda sepeda yang dihubungkan dengan rantai, dan roda sepeda motor yang dihubungkan dengan rantai.

b.      Roda Sepusat

Roda sepusat, yaitu dua buah roda atau lebih yang memiliki pusat yang sama. Contoh: roda pada mobil truk.

c.       Roda Bersinggungan

Roda bersinggungan, yaitu dua buah roda atau lebih yang saling bersinggungan satu sama lain.

Roda bersinggungan besar menghasilkan gaya yang lebih besar sehingga kuasa yang diperlukan lebih kecil, tetapi kondisi ini harus diimbangi dengan kecepatan putar yang lambat. Sebaliknya, roda bersinggungan kecil akan memberikan kecepatan putar yang tinggi, tetapi gaya yang dihasilkan relatif kecil sehingga harus diimbangi dengan kuasa yang besar. Mesin pada jam merupakan  penerapan dan pemanfaatan roda bersinggungan dalam kehidupan sehari-hari.

Keuntungan mekanik roda dapat dihitung dengan rumus:

Keuntungan mekanik ideal dari roda dan gandar dihitung dengan rumus:

Keuntungan mekanis yang sebenarnya dari roda dan gandar dihitung dengan rumus:

Keterangan:

R         = gaya hambatan , yaitu berat ember dalam contoh ini

E _actual   = gaya usaha yang sebenarnya, gaya yang dibutuhkan untuk memutar roda

C.     Aplikasi Pesawat Sederhana Dalam Kehidupan Sehari-Hari

1.      Tuas

a.       Tuas jenis pertama

Contoh: jungkat-jungkit

b.      Tuas jenis dua

Contoh: gerobak dorong

c.       Tuas jenis tiga

Contoh: sekop

2.      Kartol

a.       Katrol tetap

Contoh: penimba air sumur

b.      Katrol bebas

Contoh: katrol peti kemas

c.       Katrol majemuk

Contoh: mobil derek

3.      Bidang miring

a.       Baji

Baji adalah pesawat sederhana yang menggunakan dua bidang miring yang disatukan. Baji biasa digunakan untuk membelah suatu bidang, misalnya kayu. Pada baji, bidang yang hendak dibelah diam, sementara bidang miringnya digerakkan naik-turun. Alat yang mudah ditemukan yang merupakan jenis baji adalah kampak, pisau, dan pahat.

b.      Sekrup

Sekrup adalah pesawat sederhana yang dibentuk dari bidang miring yang dililitkan mengitari sebuah batang atau silinder sebagai pusatnya sehingga terlihat sebagai spiral. Sekrup dapat digunakan untuk mengikat atau merekatkan dua buah benda. Ketika kita akan mengaitkan dua buah papan kayu, alat yang bisa digunakan adalah paku yang ditancapkan dengan palu atau sekrup yang ditancapkan menggunakan obeng. Gaya yang dibutuhkan untuk menancapkan paku pada kayu lebih besar daripada gaya yang dibutuhkan untuk menancapkan sekrup pada kayu. Hal ini menunjukkan bahwa prinsip kerja sekrup sebagai pesawat sederhana adalah mempermudah usaha manusia karena dengan usaha yang sedikit dapat menghasilkan gaya yang lebih besar.

4.      Roda

a.       Roda setali

Contoh: Roda sepeda yang dihubungkan dengan rantai, dan roda sepeda motor yang dihubungkan dengan rantai.

b.      Roda sepusat

Contoh: roda pada mobil truk

c.       Roda bersinggungan

Contoh: gear sepeda motor

D.    Aplikasi pesawat rumit dalam kehidupan sehari-hari

1.      Eskalator

Cara kerja escalator:

a.       Pendaratan/Landing

Floor plate rata dengan lantai akhir dan diberi engsel atau dapat dilepaskan untuk jalan ke ruang mesin yang berada di bawah floor plates.

Comb plate adalah bagian antara floor plate yang statis dan anak tangga bergerak. Comb plate ini sedikit miring ke bawah agar geriginya tepat berada di antara celah-celah anak tangga-anak tangga. Tepi muka gerigi comb plate berada dibawah permukaan cleat.

b.      Landasan penopang/Truss

Landasan penopang adalah struktur mekanis yang menjembatani ruang antara pendaratan bawah dan atas. Landasan penopang pada dasarnya adalah kotak berongga yang terbuat dari bagian-bagian bersisi dua yang digabungkan bersama dengan menggunakan sambungan bersilang sepanjang bagian dasar dan tepat dibawah bagian ujungnya. Ujung-ujung truss tersandar pada penopang beton atau baja.

Struktur perletakan Eskalator pada lantai gedung

c.       Lintasan

Sistem lintasan dibangun di dalam landasan penopang untuk mengantarkan rantai anak tangga, yang menarik anak tangga melalui loop tidak berujung. Terdapat dua lintasan: satu untuk bagian muka anak tangga (yang disebut lintasan roda anak tangga) dan satu untuk roda trailer anak tangga (disebut sebagai lintasan roda trailer). Perbedaan posisi dari lintasan-lintasan ini menyebabkan anak tangga-anak tangga muncul dari bawah comb plate untuk membentuk tangga dan menghilang kembali ke dalam landasan penopang.

Sistem pergerakan Eskalator

Anak tangga (individual steps) dari Eskalator

2.      Elevator

Cara kerja elevator/lift:

Pada sistem geared atau gearless (yang masing-masing digunakan pada instalasi gedung dengan ketinggian menengah dan tinggi), kereta elevator tergantung di ruang luncur oleh beberapa steel hoist ropes, biasanya dua puli katrol, dan sebuah bobot pengimbang (counterweight). Bobot kereta dan counterweight menghasilkan traksi yang memadai antara puli katrol dan hoist ropes sehingga puli katrol dapat menggegam hoist ropes dan bergerak serta menahan kereta tanpa selip berlebihan. Kereta dan counterweight bergerak sepanjang rel yang vertikal agar mereka tidak berayun-ayun.

Mesin untuk menggerakkan elevator terletak di ruang mesin yang biasanya tepat di atas ruang luncur kereta. Untuk memasok listrik ke kereta dan menerima sinyal listrik dari kereta ini, dipergunakan sebuah kabel listrik multi-wire untuk menghubungkan ruang mesin dengan kereta. Ujung kabel yang terikat pada kereta turut bergerak dengan kereta sehingga disebut sebagai “kabel bergerak (traveling cable)”.

Jalur Lift (Hoistway) dan ruang mesin di atasnya

Mesin geared memiliki motor dengan kecepatan lebih tinggi dan drive sheave dihubungkan dengan poros motor melalui gigi-gigi di kotak gigi, yang dapat mengurangi kecepatan rotasi poros motor menjadi kecepatan drive-sheave rendah. Mesin gearless memiliki motor kecepatan rendah dan puli katrol penggerak dihubungkan langsung ke poros motor.

Sistem pergerakan Elevator/Lift dengan Gearless

Pada sistem hidrolik (terutama digunakan pada instalasi di gedung rendah, dengan kecepatan kereta menengah), kereta dihubungkan ke bagian atas dari piston panjang yang bergerak naik dan turun di dalam sebuah silinder. Kereta bergerak naik saat oli dipompa ke dalam silinder dari tangki oli, sehingga mendorong piston naik. Kereta turun saat oli kembali ke tangki oli.

Aksi pengangkatan dapat bersifat langsung (piston terhubungkan ke kereta) atau roped (piston terikat ke kereta melalui rope). Pada kedua cara tersebut, pekerjaan pengangkatan yang dilakukan oleh pompa motor (energi kinetik) untuk mengangkat kereta ke elevasi yang lebih tinggi sehingga membuat kereta mampu melakukan pekerjaan (energi potensial). Transfer energi ini terjadi setiap kali kereta diangkat. Ketika kereta diturunkan, energi potensial digunakan habis dan siklus energi menjadi lengkap sudah. Gerakan naik dan turun kereta elevator dikendalikan oleh katup hidrolik.

BAB III

PENUTUP

Pesawat digunakan manusia untuk memudahkan pekerjaan. Ada dua jenis pesawat yaitu pesawat sederhana dan pesawat rumit.

Pesawat sederhana ada empat macam, yaitu tuas atau pengungkit, bidang miring, katrol, dan roda.

Tujuan menggunakan pesawat sederhana adalah untuk melipatgandakan gaya atau kemampuan, mengubah arah gaya, dan memperbesar kecepatan ketika menempuh jarak yang lebih jauh.

Pesawat sederhana bukan untuk menciptakan gaya atau menyimpan gaya, tapi untuk memudahkan dan meringankan pelaksanaan pekerjaan. Aplikasi pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai. Contohnya gunting, pemecah kemiri, gerobak dorong, pisau, tangga, katrol penimba air, sepeda, jam, mobil truk, dan mobil derek.

Daftar Pustaka

http://www.google.co.id/#q=rumus+keuntungan+mekanik+roda&hl=id&biw=1024&bih=466&prmd=ivnsb&tbs=clir:1,clirtl:en,clirt:en+mechanical+advantage+wheel+formula&sa=X&ei=AvjBTenBIY28vgPQsIi1BA&ved=0CFUQ_wEwCg&fp=2a46b707bc0b129b, diakses tanggal 5 Mei 2011, jam 08:16

http://books.google.co.id/books?id=V6gzxNQClbgC&pg=PA110&lpg=PA110&dq=rumus+keuntungan+mekanik&source=bl&ots=sObPom8Wf8&sig=zXYlQy1kFdnqgM0AuB2lU-1HsVY&hl=id&ei=ovbBTYyaI4a8vgPs6tC5BA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CBQQ6AEwADgK#v=onepage&q=rumus%20keuntungan%20mekanik&f=false, diakses tanggal 5 Mei 2011

http://www.slideshare.net/fitria211/rumus-fisika-kelas-8, diakses tanggal 5 Mei 2011

http://mediafisika.wordpress.com/2010/05/26/pesawat-sederhana/, diakses tanggal 20 April 2011, jam 10:24

http://tofamuz13.blogspot.com/2009/05/pesawat-sederhana.html, diakses tanggal 20 April 2011, jam 10:29

http://genius.smpn1-mgl.sch.id/file.php/1/ANIMASI/fisika/Pesawat%20Sederhana/ materi1.html, diakses tanggal 20 April 2011, jam 10:30

http://yudhi-site.webs.com/apps/blog/show/4846428-tentang-pesawat-sederhana, 10:39

http://edukasi.depdiknas.go.id/index.php?mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Materi%20Pokok/view&id=192&uniq=2476, diakses tanggal 20 April 2011, jam 10:40

http://edukasi.depdiknas.go.id/index.php?mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Materi%20Pokok/view&id=192&uniq=2430, diakses tanggal 20 April 2011, jam 10:42

http://edukasi.depdiknas.go.id/index.php?mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Materi%20Pokok/view&id=192&uniq=all, diakses tanggal 20 April 2011, jam 10:50

http://id.wikipedia.org/wiki/Tuas, diakses tanggal 20 April 2011, jam 10:53