Pesawat Sederhana Pada Rangka Manusia

Pada badan insan berlaku prinsip-prinsip kerja pesawat sederhana yang kemudian ditiru dan dimodifikasi untuk mendesain banyak sekali macam peralatan yang memudahkan kerja manusia. Pesawat sederhana ialah alat yang dipergunakan untuk mempermudah insan melaksanakan usaha. Pesawat sederhana menurut prinsip kerjanya dibedakan menjadi tuas/pengungkit, bidang miring, katrol dan roda berporos. Pesawat sederhana mempunyai laba mekanik yang didapatkan dari perbandingan antara gaya beban dengan gaya kuasa sehingga memperingan kerja manusia.

Pada ketika insan melaksanakan aktivitas, insan selalu berupaya untuk melakukannya dengan perjuangan dan daya yang sekecil-kecilnya. Oleh alasannya itu, insan memakai pesawat sederhana untuk membantu melaksanakan aktivitasnya. Ketika kerja dipermudah, artinya energi yang dikeluarkan lebih sedikit. Energi dan kerja (usaha) dinyatakan dalam satuan Joule (Newton meter). Kerja atau perjuangan didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan jarak, sehingga sanggup dituliskan dengan rumus berikut : W = F.S

Keterangan :
W = Usaha (Joule)
F = Gaya (Newton)
S = Jarak (Meter)

Contoh Soal :

Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika perjuangan yang dilakukan oleh gaya kepada balok ialah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok !

Diketahui	Jawab
Diketahui : W = 680 joule F = 40 Newton Ditanyakan : S?	W = F.S S  = W  = 680  = 17 meter F 40

Usaha sanggup bernilai nol apabila gaya yang dikerjakan pada benda tidak menimbulkan perpindahan tempat. Seberapa besarpun gaya yang bekerja, bila tidak terjadi perpindahan maka gaya tersebut dikatakan tidak melaksanakan perjuangan atau W = 0. Besarnya perjuangan yang dilakukan per satuan waktu disebut dengan daya atau power (P). Daya secara matematis dituliskan sebagai berikut.

P  =	W
	t

P = Daya (Watt)
W = Usaha (Joule)
t = Waktu (Sekon)

Contoh Soal :

Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang mempunyai ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk hingga ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut! 

Diketahui	Jawab
Diketahui : W = F.S  = 450 x 3 = 1.350 joule t = 6 detik (sekon) Ditanyakan : P?	P  = W t P  = 1.350 = 225 watt 6

Jenis Pesawat Sederhana

Manfaat dari pesawat sederhana ialah untuk mempermudah pekerjaan manusia. Alat-alat yang sanggup membantu insan melaksanakan suatu perjuangan disebut pesawat sederhana. Ada beberapa jenis pesawat sederhana yang sering digunakan dalam sehari-hari, contohnya katrol, roda berporos, bidang miring, pengungkit (tuas). Berikut ini akan disebutkan beberapa jenis pesawat sederhana yang ada di sekitarmu. Selain itu, akan dijelaskan pula laba mekanik dari penggunaan pesawat sederhana. Akan tetapi, tidak semua pesawat sederhana sanggup meniru gaya. Keuntungan mekanik (KM) ialah bilangan yang memperlihatkan berapa kali pesawat meniru gaya.

a. Katrol

Katrol ialah Sebuah roda yang sekelilingnya diberi tali dan digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia. Berdasarkan jumlah katrol yang digunakan, pesawat sederhana dibedakan menjadi sistem katrol tunggal, sistem katrol ganda, dan sistem katrol banyak (majemuk/takal).

Katrol Tetap

Saat mengambil air dari sumur memakai timba, bila tali yang terhubung pada katrol ditarik ke bawah, maka secara otomatis timba berisi air akan terkerek ke atas. Keuntungan mekanik katrol tetap sama dengan 1. Jadi, katrol tetap tunggal tidak meniru gaya kuasa atau dengan kata lain gaya kuasa sama dengan gaya beban.

KM =	W	=	Lk	= 1
	F		Lb

Katrol Bebas Tunggal

Katrol bebas berfungsi untuk melipatkan gaya, sehingga gaya pada kuasa yang diberikan untuk mengangkat benda menjadi setengah dari gaya beban. Katrol jenis ini biasanya ditemukan di pelabuhan yang digunakan untuk mengangkat peti kemas. Keuntungan mekanik dari katrol bebas lebih besar dari 1. Pada kenyataannya nilai laba mekanik dari katrol bebas tunggal ialah 2. Hal ini berarti bahwa gaya kuasa 1 N akan mengangkat beban 2 N.

KM =	W	=	Lk	= 2
	F		Lb

Katrol Gabungan/Majemuk

Agar gaya kuasa yang diberikan pada benda semakin kecil, maka diharapkan katrol majemuk. Katrol beragam merupakan adonan dari katrol tetap dan katrol bebas yang dirangkai menjadi satu sistem yang terpadu. Katrol beragam biasa digunakan dalam bidang industri untuk mengangkat benda-benda yang berat. Keuntungan mekanik dari katrol beragam sama dengan jumlah tali yang menyokong berat beban.

KM =	W	=	Lk	= n (jumlah katrol)
	F		Lb

b. Roda Berporos

Roda berporos ialah pesawat sederhana yang mempunyai dua roda dengan ukuran berbeda yang berputar bersamaan. Gear pada sepeda ialah salah satu pola pesawat sederhana yang tergolong roda berporos. Gaya kuasa biasanya bekerja pada roda yang besar, gaya beban bekerja pada roda yang lebih kecil. Roda berporos mempunyai fungsi untuk mempercepat gaya. Selain gear sepeda, pola penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos ialah dingklik roda, mobil, dan sepatu roda.

c. Bidang Miring

Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga sanggup memudahkan gerak benda. Contoh dari bidang miring selain tangga ialah sekrup dan pisau. Keuntungan mekanik bidang miring sanggup dihitung dengan membagi jarak kuasa dengan jarak beban.

Jika tinggi bidang miring h, panjang bidang miring l, berat benda yang dinaikkan melalui bidang miring, dan gaya yang digunakan untuk memindahkan benda itu sebesar F maka laba mekanik bidang miring sanggup dihitung dengan rumus sebagai berikut.

KM =	Gaya beban
	Gaya kuasa

KM =	Panjang Bidang Miring	=	l
	Ketinggian		h

d. Pengungkit (Tuas)

Pengungkit yaitu pesawat sederhana yang dibentuk dari sebatang benda yang keras (seperti balok kayu, batang bambu, atau batang logam) yang digunakan untuk mengangkat atau mencongkel benda. Contoh alat-alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkatjungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya. Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehingga laba memakai tuas ialah gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan.

Besarnya gaya yang dihasilkan bergantung pada panjang lengan gaya dan panjang lengan beban. Makin besar perbandingannya, makin besar pula gaya ungkit yang dihasilkan. Cara menghitung laba mekaniknya dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa ialah jarak dari acuan hingga titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban ialah jarak dari acuan hingga dengan titik bekerjanya gaya beban.

Perbandingan beban yang diangkat dan kuasa yang dilakukan disebut laba mekanis, dirumuskan sebagai berikut:
Apabila F_b x L_b = F_k x L_k, maka :

KM =	Fb	=	Lk
	Fk		Lb

KM = laba mekanis
F_b = gaya beban
F_k = gaya kuasa
L_k = lengan kuasa
L_b = lengan beban

Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Otot dan Rangka Manusia
Otot dan rangka bekerja tolong-menolong pada ketika seseorang melaksanakan gerakan. Hal ini menyerupai setiap belahan yang terdapat pada sepeda akan bekerja tolong-menolong ketika sepeda tersebut bergerak.

Pada ketika melaksanakan suatu aktivitas, otot, tulang, dan sendi akan bekerja bersama-sama. Prinsip kerja ketiganya menyerupai sebuah pengungkit, di mana tulang sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau relaksasi otot memperlihatkan gaya untuk menggerakkan belahan tubuh.