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