Pengungkit (tuas) dan Katrol

Pengungkit/Tuas adalah pesawat sederhana yang berbentuk batang keras yang dapat memutari suatu titik. Berfungsi melipatkan gaya dan mengubah arah gaya.

Keterangan:

U = titik upaya (tempat gaya bekerja)

B = titik beban (tempat beban diletakkan)

T = titik tumpu

l_b (lengan beban) = jarak B–T

l_k (lengan kuasa) = jarak A–T

F_b = gaya beban

F_k = gaya kuasa

Prinsip kerja tuas:

Memperbesar gaya, artinya dengan gaya yang kecil dapat mengangkat atau memindahkan beban yang berat atau memindahkan benda lebih jauh.

Pada tuas berlaku hubungan berikut:

Dengan, F_b = berat beban dan F_u = gaya upaya.

Pengungkit (tuas) dibedakan menjadi tiga jenis:

• Tuas jenis I yaitu tuas dengan susunan T di antara B dan U.

Contohnya: gunting, kakatua (catut), dan tang.

• Tuas jenis II yaitu tuas dengan susunan B di antara T dan U.

Contohnya: gerobak dorong, pembuka kaleng, pelubang kertas, dan pemecah kemiri.

• Tuas jenis III yaitu tuas dengan susunan U di antara T dan B.

Contohnya: alat memancing, sapu, dan lengan bawah kita sewaktu mengangkat beban.

Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara beban dan kuasa atau perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban.

Contoh soal:

Perhatikan gambar di atas.

Berapa gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban (W = 100 N) dan berapa keuntungan mekanis tuas tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui: berat beban (F_b) = 100 N

lengan beban (l_b) = 0,25 m

lengan kuasa (l_k) = 1 m

Ditanyakan: gaya untuk mengangkat (F_k) dan keuntungan mekanis tuas (MA)

Jawab :

Gaya angkat (F)

Jadi, besar gaya untuk mengangkat beban sebesar 25 N.

Keuntungan mekanis (M)

Jadi, keuntungan mekanis tuas adalah 4.

Katrol

Katrol adalah pesawat sederhana berputar yang digunakan untuk meringankan mengangkut atau menarik benda karena dapat mengubah arah gaya ketika menarik atau mengangkut beban tersebut.

Prinsip kerja katrol: mengubah gaya angkat ke atas pada benda menjadi gaya tarik ke bawah.

Macam-macam katrol antara lain:

Katrol tetap, yaitu katrol yang porosnya ditempatkan pada tempat yang tetap.

Contoh: katrol untuk menimba air dari sumur.

Keuntungan mekanis: Dihitung jumlah tali yang mengangkat beban, yakni 1, artinya tidak ada keuntungan mekanis, hanya sekedar mempermudah usaha.

Katrol tetap sebagai tuas:

Keterangan:

Titik tumpu = T

Gaya beban = F_b

Gaya kuasa = F_k

Contoh soal:

Fulan mengangkat seember air yang beratnya 25 newton dari sumur menggunakan katrol tetap. Berapa gaya yang harus dikeluarkan Saepullah?

Penyelesaian:

Diketahui:

berat seember air (F_b) = 25 N; diangkat dengan katrol tetap.

keuntungan mekanis (MA) = 1

Ditanyakan: gaya tarik (F_u)

Jawab: Katrol memiliki keuntungan mekanis (MA) = 1.

Jadi, gaya tarik Saepullah 25 N, sama dengan berat seember air.

Katrol bebas, yaitu katrol yang dapat bergerak bebas saat digunakan.

Keuntungan mekanis: Sebagaimana jumlah tali yang mengangkat ke atas, yakni 2, artinya untuk mengangkat beban seberat F newton hanya diperlukan gaya setengah ½ newton.

Contoh soal:

Untuk mengangkat sebuah peti dengan katrol bergerak diperlukan gaya sebesar 200 N. Berapa newton berat peti tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

gaya tarik (F_k) = 200 N

keuntungan mekanis (M) = 2

Ditanyakan: berat benda (W)

Jawab: Katrol memiliki keuntungan mekanis (M) = 2.

Jadi, berat peti tersebut adalah 400 N.

Takal, yaitu katrol majemuk yang tersusun atas katrol tetap dan katrol bergerak.

Contoh: katrol dalam alat derek di pelabuhan.

Keuntungan mekanis: tergantung banyak katrol dan tali yang terdapat pada takal, misalnya takal 4 tali mempunyai keuntungan mekanis 4. Secara singkat, untuk katrol, IMA = N.