Post on 20-Jan-2023
Pesawat Sederhana
1
Disusun oleh:
Febriari Wulandari
SMP Negeri 13 Surabaya
MODUL IPA SMP KELAS VIII KD 3.3
USAHA, DAYA, DAN PESAWAT SEDERHANA YANG MEMUDAHKAN
KERJA MANUSIA
Pesawat Sederhana
2
Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi
No Kompetensi Dasar Indikator
1 3.3Menjelaskan konsep
usaha, pesawat sederhana dan
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
termasuk kerja otot pada struktur rangka
manusia.
1. Menjelaskan konsep usaha dan
daya
2. Menjelaskan contoh contoh
usaha dalam hehidupan sehari-
hari.
3. Mengidentifikasi macam-macam
pesawat sederhana dalam
kehidupan sehari-hari
4. Mengaitkan prinsip kerja
pesawat sederhana dengan gaya
otot pada manusia.
5. Menunjukkan penggunaan
beberapa pesawat sederhana
yang sering dijumpai dalam
kehidupan sehari-hari misalnya
tuas (pengungkit), bidang
miring, katrol dan roda berporos
.
6. Menghitung keuntungan
mekanik pesawat sederhana
berdasarkan data pengukuran.
Pesawat Sederhana
3
PETA KONSEP PEMBELAJARAN IPA
“PESAWAT SEDERHANA”
Usaha dan
Daya
Konsep Usaha
Contoh usaha dalam kehidupan sehari-hari
Konsep Daya
Pesawat
Sederhana
Katrol
Katrol Tetap
Katrol Bebas
Katrol Majemuk
Roda Berporos
Tuas / Pengungkit Tuas Jenis Pertama
Tuas Jenis Kedua
Tuas Jenis Ketiga Bidang Miring
Hubungan dengan kerja
otot pada struktur
rangka manusia
Pesawat Sederhana
4
USAHA
Semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin
besar pula usaha yang dilakukan. Semakin besar perpindahan benda, semakin besar
Pula usaha yang dilaksanakan . Pada gambar 1.1 terdapat dua orang yang mendorong
mobil , hal tersebut akan menyebabkan mobil akan bergerak searah dengan gaya yang
diberikan.
Gambar 1.1
Berdasarkan pernyataan tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha (W)
ditentukan oleh besarnya gaya diberikan pada benda (F) dan besar perpindahannya
(Δs). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
Dengan : W = Usaha ( Joule )
F = Gaya ( Newton)
Δs = Perpindahan ( meter)
W = F. Δs
Pesawat Sederhana
5
Dalam kehidupan sehari- hari, semakin cepat manusia atau alat melakukan suatu
usaha maka dikatakan memiliki kemampuan tinggi. Dalam Fisika, tinggi rendahnya
kemampuan disebut daya . Daya menyatakan besarnya usaha setiap satuan waktu.
Persamaan daya sebagai berikut :
P = W/t = (F.s) /t = F.v
dengan,
P = daya ( J/s atau Watt )
W = usaha (J)
t = waktu (s)
F = gaya (N)
v = kecepatan (m/s)
Pesawat Sederhana
6
PESAWAT SEDERHANA YANG
MEMUDAHKAN KERJA MANUSIA
Apakah kamu menggunakan pesawat atau mesin hari ini? Kamu
mungkin mengetahui bahwa sepeda adalah sebuah mesin. Peraut pensil
dan pembuka botol juga mesin. Jika kamu memutar pegangan pintu atau
mencangkul tanah, kamu telah menggunakan mesin. Mesin atau pesawat
adalah peralatan yang memudahkan kerja/usaha. Sebagian pesawat
dijalankan oleh motor listrik atau motor bakar; sebagian lagi dijalankan
oleh manusia.
Pesawat sederhana adalah peralatan yang melakukan usaha
dengan hanya satu gerakan. Pesawat sederhana banyak terdapat di
sekitar kita seperti jungkat jungkit bidang miring, katrol dan lain
sebaginya mari kita pelajari bersama, semoga dengan belajar pesawat
sederhana ini dapat kita gunakan untuk menyelsaikan masalah yang ada
di dalam kehidupan sehari-hari kita.
Perhatikan Foto di bawah ini!
Gambar 1
Upacara pengibaran bendera
Gambar 2
Memotong kertas
Gambar 3
Memotong kuku
Pesawat Sederhana
7
Pernahkah kalian menggunakan alat seperti foto di atas atau
mendapatkan tugas menjadi pengibar bendera seperti di atas, dan
tahukah kalian jika alat atau kejadian di atas menggunakan salah satu
prinsip IPA. Ketika kalian pernah belajar di Sekolah dasar maka kalian
akan tahu bahwa alat tersebut adalah pesawat sederhana. Mari kita
belajar bersama tentang jenis pesawat sederhana yang lainnya dan
rumusan matematis yang ada.
adalah peralatan yang memudahkan kerja/usaha.
Manusia menggunakan pesawat sederhana dengan tujuan:
1. Mengubah energi
Dinamo dapat mengubah energi mekanik (energi gerak) menjadi
energi listrik. Mesin uap dapat mengubah energi panas menjadi
energi mekanik. Turbin dan generator dapat mengubah energi yang
mengalir(bergerak) menjadi energi listrik.
Gambar dinamo sepeda
2. Memindahkan energi
Tang dapat digunakan untuk mencabut paku. Donkrak dapat
digunakan untuk mengangkat gandar roda mobil sehingga roda
dapat dilepas.
A. Apa SajaKegunaan Pesawat Sederhana?
Pesawat Sederhana
8
3. Memperbesar kecepatan
Sepeda dapat memperbesar kecepatan gerak kita. Dengan
memperbesar usaha kita dalam mengayuh sepeda, gerakan kita
dalam menempuh jarak tertentu menjadi lebih cepat.
Gambar mengayuh sepeda
4. Mengubah arah
Kita dapat menaikkan bendera pada tiang dengan bantuan katrol
dan tali. Katrol mengubah arah gerak sehingga pekerjaan yang kita
lakukan lebih mudah.
Gambar upacara pengibaran bendera
1. Tuas/pengungkit
Jika kamu pernah menggunting kertas, memotong kuku,
membuka tutup botol, atau mengayunkan raket, kamu telah
menggunakan pengungkit atau tuas. Pengungkit adalah batang yang
dapat berputar terhadap titik tetap. Titik tetap pada pengungkit
B. Apa sajakah jenis pesawat sederhana ?
Pesawat Sederhana
9
disebut tumpuan. Bagian pengungkit yang dikenai gaya kuasa disebut
lengan kuasa. Bagian pengungkit yang mengerjakan gaya beban
disebut lengan beban.
Keuntungan Mekanik Pengungkit
Pengungkit memudahkan usaha dengan menggandakan gaya
kuasamu dan mengubah arah gayamu. Kamu telah mempelajari bahwa
keuntungan mekanik pesawat dapat dihitung dengan membagi gaya
beban dengan gaya kuasa. Setelah melakukan kegiatan dalam Lab
Mini 9.1, kamu juga dapat menggunakan panjang lengan pengungkit
untuk menemukan keuntungan mekanik pengungkit. Panjang lengan
kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya
kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai
dengan titik bekerjanya gaya beban. keuntungan mekanik pengungkit
dapat pula dicari dengan persamaan:
Berdasarkan letak titik tumpunya, tuas atau pengungkit
diklasifkasikan menjadi tiga golongan, yaitu golonga ke I, II dan
III.
a. Tuas jenis pertama : titik tumpu berada diantara beban dan
kuasa ( gunting, tang, jungkat-jungkit, catut )
Pesawat Sederhana
10
Gambar berbagai peralatan pengungkit jenis pertama
b. Tuas jenis kedua : beban berada diantara kuasa dan titik
tumpu ( pembuka tutup botol, gerobak toli beroda satu )
Gambar berbagai peralatan pengungkit jenis kedua
c. Tuas jenis ke tiga : kuasa berada diantara titik tumpu dan
beban ( sekop, penjepit roti, pinset)
Pesawat Sederhana
11
Gambar berbagai peralatan pengungkit jenis ketiga
2. Bidang miring
Dalam kehidupan sehari-hari, prinsip kerja bidang miring digunakan
padapembuatan jalan-jalan dibukit dan pegunungan, sekrup,
resleting, dan tangga. Sekrup bekerja dengan menggunakan prinsip
bidang miring. Pada sekrup terdapat silinder dan uliran yang
bekerja bersamaan. Sekrup sebenarnya adalah bidang miring yang
dipuntalkan (dipilin pada sebuah silinder).
Gambar berbagai peralatan bidang miring
Pesawat Sederhana
12
Secara matematis bidang miring dapat di rumuskan sebagai berikut :
Keterangan :
w = beratbeban ( N)
h = tinggi (m )
s = panjanglintasan miring ( m)
F = gayakuasauntukmengangkatbeban ( N )
Keuntungan mekanik bidang miring adalah perbandingan panjang (s) dan
tinggi bidang miring (h). Keuntungan mekanik bidang miring bergantung pada
panjang landasan bidang miring dantingginya. Semakin kecil sudut kemiringan
bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa
yang harus dilakukan.
Keuntungan mekanis bidang miring dapat dituliskan sebagi berikut ini :
3. Katrol Katrol adalah suatu roda dengan bagian berongga di sepanjang
sisinya untuk tempat tali atau kabel. Katrol biasanya digunakan
dalam suatu rangkaian yang dirancang untuk mengurangi jumlah gaya
yang dibutuhkan untuk mengangkat suatu beban.
Katrol dapat dikelompokkan menjadi tiga , yaitu katrol tetap ,
katrol bergerak dan katrol majemuk.
Pesawat Sederhana
13
1 2 3
1. Katrol tetap
adalah katrol yang posisinya tidak berpindah ketika
dioperasikan. Katrol jenis ini sering dipasang di tempat-tempat
tertentu. Seperti contohnya katrol yang dipakai sumur timba dan pada
tiang bendera.
Pada jenis katrol tetap, panjang lengan kuasa sama dengan
lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 1,
yang berarti gaya kuasa sama dengan gaya beban.
2. Katrol Bebas
Tidak sama dengan jenis katrol tetap, di katrol bebas posisi atau
kedudukan katrol tidak tetap atau berubah dan tidak dipasang pada
tempat tertentu. Katrol jenis ini sering ditempatkan di atas tali yang
kedudukannya bisa dirubah.
Salah satu ujung tali diikat pada tempat tertentu. Apabila ujung
lainnya ditarik maka katrol akan bergerak. Katrol jenis ini bisa
ditemukan pada alat-alat pengangkat peti kemas yang ada di pelabuhan.
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali
panjang lengan bebas menjadikan keuntungan mekanik pada katrol
Pesawat Sederhana
14
tetap adalah 2, yang berarti gaya kuasa sama dengan setengah dari
gaya beban.
3. Katrol Majemuk
Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap
dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol
majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali
dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya
ditarik maka beban akan terangkat besert bergeraknya katrol bebas
keatas.
Keuntungan mekanik katrol majemuk sama dengan banyaknya
tali yang menyangkut pada katrol. Sebagai contoh jka katrol
menggunakan tali yang menahan beban berjumlah 3 sepertigambar
diatas, maka keuntungan mekaniknya adalah 3 kali.
4. Roda berporos
Roda gigi adalah sepasang roda bergerigi yang saling
berhubungan sehingga sepasang roda bergerigi tersebut dapat
digunakan untuk menambah atau mengurangi gaya, disamping untuk
mengubah besar arah kecepatan putaran. Roda gigi besar memberikan
gaya yang lebih besar, sehingga gaya kuasa yang diperlukan lebih kecil,
tetapi ini harus dibayar dengan kecepatan putar lebih lambat.
Sebaliknya, roda gigi kecil memberikan kecepatan putar
yang lebih cepat, tetapi ini memberikan gaya yang lebih kecil, sehingga
harus dibayar dengan gaya kuasa yang lebih besar.
Pesawat Sederhana
15
Gambar penerapan roda berporos
5. Tuas dalam Tubuh
Perlu kalian ketahui, bahwa ternyata setiap rangka kita dalam aktivitas
tubuh kita mengandalkan prinsip kerja tuas. Untuk lebih jelasnya, perhatikan
Gambar.
Mari dibahas satu-satu ya. Pertama ada di kepala antara tengkorak
dan tulang leher, dari gambar (a) kira-kira kalian bisa menebak jenis tuas
keberapakah itu? Ya benar sekali, pada tengkorak dan tulang leher merupakan
jenis tuas pertama. Karena, kalau dirasakan leher sebagi kuasa yang membuat
beban dalam hal ini tulang didaerah muka terangkat dan porosnya (titik
tumpu) ada ditengah hal itu juga yang menyebabkan leher sering pegal-pegal.
Kedua adalah telapak kaki, tanpa sadar ternyata bagian telapak kaki
juga memiliki keunikan. Pada saat berjinjit seperti pada gambar (b)
Pesawat Sederhana
16
menyebabkan ujung telapak kaki manjadi titik tumpu bagi anggota badan,
kemudian pangkal telapak kaki menjadi sedikit tegang karena disitulah kuasa
yang diberikan, dan beban berada ditengah-tengah telapak kaki. Telapak kaki
pada saat berjinjit merupakan jenis tuas kedua.
Ketiga adalah lengan mengangkat beban, seperti pada gambar (c) jenis
tuas ini paling banyak ditemui di anggota tubuh, yaitu jenis tuas ketiga.
Contohnya saat mengangkat suatu benda dengan menggunakan tangan, maka
tangan yang memegang beban menjadi titik beban, lengan menjadi kuasa, dan
siku menjadi titik tumpu.
Wanita yang menggunakan sepatu atau sandal berhak tinggi seperti
pada Gambar 12 dalam waktu yang lama akan memaksa otot betis
berkontraksi dan menyesuaikan sudut dari sepatu atau sandal berhak tinggi
secara terus menerus. Sehingga otot akan menjadi lebih pendek dan tegang.
Pemakaian sepatu atau sandal berhak tinggi memiliki pengaruh terhadap
kesehatan manusia.
Carilah artikel tentang bahaya menggunakan sepatu atau sandal
berhak tinggi dalam waktu yang lama
Pesawat Sederhana
17
Soal Pilihan Ganda
1. Seorang anak mendorong meja, tetapi meja tersebut tidak bergeser. Pernyataan berikut
yang benar adalah...
a. Energinya sama dengan nol
b. Anak tersebut tidak melakukan usaha
c. Usaha ada tetapi kecil
d. Semua salah
2. Sebuah gaya 6 N bekerja pada sebuah lemari. Gaya tersebut mengakibatkan lemari
bergeser sejauh 5 m. Besar usahanya adalah...
a. 3 Nm c. 30 Nm
b 12 Nm. d. 300 Nm
3. Seekor kuda menarik delman dengan usaha sebesar 98.000 J dalam waktu 20 sekon. Daya
kuda tersebut sebesar…..J/s
a. 49 c. 4.900
b. 196 d. 19.600
4. Berikut ini yang bukan merupakan fungsi pesawat sederhana adalah . . . .
a. memperkecil usaha
b. mempermudah melakukan kerja
c. mempercepat pekerjaan
d. memperbesar usaha
5. Keuntungan mekanis pesawat sederhana adalah...
a. perbandingan antara besar beban yang diberikan dengan gaya kuasa yang dikeluarkan
b. perkalian antara besar beban yang diberikan dengan gaya kuasa yang dikeluarkan
c. perbandingan antara usaha yang dikeluarkan dengan waktu yang dibutuhkan
d. perbandingan antara usaha yang dikeluarkan dengan daya yang dimiliki
6. Berikut ini adalah merupakan pesawat sederhana, kecuali....
a. pengungkit
b. bidang miring
c. jembatan ponton
d. katrol
7. Seorang tukang bangunan akan mengangkat batu bata seberat 50 N menggunakan katrol
tetap. Berapa gaya kuasa yang ia perlukan untuk mengangkat batu bata tersebut?
a. 25 N
b. 50 N
c. 75 N
d. 100 N
EVALUASI
Pesawat Sederhana
18
8. Pernyataan berikut yang benar tentang roda berporos adalah...
a. terdiri dari katrol tetap dan katrol bebas
b. terdiri dari beberapa katrol bebas
c. besar keuntungan mekanisnya dihitung dari jumlah talinya
d. gaya kuasa bekerja pada roda yang besar
9. Berikut ini yang memiliki prinsip sama dengan permainan jungkat-jungkit adalah...
a. gunting, pisau dan sekop
b. palu, penjepit kertas dan tang
c tumit manusia, palu dan sapu
d. kapak, sekrup dan pemotong kuku
10. Sebuah batu yang beratnya 360 N akan dipindahkan menggunakan tuas seperti gambar
berikut.
Berapa gaya yang diperlukan untuk memindahkan batu tersebut?
a. 30 N
b. 85 N
c. 150 N
d. 170 N
11. Prinsip tuas jenis II yang dilakukan tubuh manusia adalah...
a. ketika kepala mengangguk
b. ketika kaki berjinjit
c. ketika lengan mengangkat beban
d. ketika menyapu lantai
12. Berikut ini merupakan alat yang menggunakan prinsip bidang miring, kecuali . . . .
a. pisau
b. tangga
c. roda
d. Sekrup
13. Keuntungan mekanik bidang miring yang panjangnya 8 m dan tingginya 2 m adalah ....
a. 2
b 4.
c. 8
d. 16
Pesawat Sederhana
19
14. Diantara tuas berikut, yang memiliki keuntungan mekanis terbesar adalah yang memiliki
ukuran lengan kuasa dan lengan bebannya masing- masing...
a. 1 m dan 20 cm
b. 1,2 m dan 30 cm
c. 160 cm dan 40 cm
d. 100 cm dan 30 cm
15. Ketika lengan mengangkat barbel, maka...
a. berlaku prinsip jenis tuas I
b. titik beban ada di tengah
c. siku sebagai titik tumpu
d. berprinsip sama dengan pencabut paku
1. C 6. C 11. b
2. C 7. B 12. c
3. C 8. D 13. b
4. a 9. B 14. a
5. a 10.c 15. c
Kunci Jawaban
Pesawat Sederhana
20
Yani oktavia, Agus Kamaludi, (2016). Sapu bersih soal UjianFisika SMP/MTs Kelas 7,8,9.
Yogyakarta: Penerbit Andi
Risdiyani Chasanah, Rinawan Abadi,(2018). IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VIII. Klaten:
PT. Intan Pariwara
https://d1ahk.blogspot.com/2019/08/latihan-soal-usaha-dan-pesawat-sederhana.html
DAFTAR PUSTAKA