Contoh Soal Hubungan Pesawat Sederhana dengan Kerja Otot dan Rangka Manusia

Contoh Soal Hubungan Pesawat Sederhana dengan Kerja Otot dan Rangka Manusia - Pada topik sebelumnya kita telah mempelajari tentang manfaat pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari. Setelah kita memahami manfaat pesawat sederhana bagi manusia, pada topik ini kita akan menganalisis hubungan antara pesawat sederhana dengan kerja otot dan rangka manusia. Bagaimana pesawat sederhana meringankan kerja otot dan rangka manusia dalam menyelesaikan pekerjaan sehari-hari.

Sekarang mari kita mulai pembahasan ini, dengan mengulang analisis prinsip kerja pesawat sederhana.

1. Bidang miring
Bidang miring adalah suatu bidang yang permukaannya miring. Semakin curam permukaan bidang miring, semakin besar gaya yang diperlukan sehingga benda yang diangkat semakin berat. Sebaliknya, semakin landai bidang miring, semakin kecil gaya yang diperlukan. Gaya yang dimaksud di sini adalah gaya dorong atau gaya tarikan yang harus dikeluarkan oleh otot untuk memindahkan suatu benda.

s = panjang bidang miring
h = tinggi bidang miring

Contoh alat berdasarkan prinsip bidang miring misalnya, sekrup. Sekrup memudahkan kerja tangan untuk memasukkan paku lancip ke dalam kayu atau tembok. Prinsip bidang miring pada sekrup memperkecil tenaga tangan jika dibandingkan dengan paku ujungnya tumpul maupun paku yang tidak ada ulirnya. Panjang bidang miring ini merupakan panjang uliran sekrup dan tinggi bidang miring adalah panjang sekrup. Semakin banyak uliran maka semakin sedikit gaya yang harus dikeluarkan oleh otot tangan.

2. Tuas atau pengungkit
Tuas terdiri atas lengan beban, lengan kuasa, dan titik tumpu. Lengan beban adalah jarak antara titik tumpu sampai ke beban. Lengan kuasa adalah jarak antara titik tumpu sampai ke kuasa atau tangan.

lk = lengan kuasa
lb = lengan beban

Penghitungan keuntungan Mekanik tuas sama untuk semua jenis tuas, tuas jenis pertama, tuas jenis kedua, maupun tuas jenis ketiga adalah sebagai berikut:

2.1 Tuas jenis pertama
Titik tumpu pada tuas jenis pertama terletak di antara kuasa dan beban, atau terletak di antara dua beban. Contoh alat tuas jenis pertama antara lain tang, papan jungkat-jungkit, neraca sama lengan, dan gunting.
2.2 Tuas jenis kedua
Beban pada tuas jenis kedua terletak di antara titik tumpu dan kuasa. Contoh alat tuas jenis kedua antara lain gerobag dorong roda satu, alat pemecah biji, dan alat pembuka tutup botol.
2.3 Tuas jenis ketiga
Kuasa pada tuas jenis ketiga terletak di antara beban dan titik tumpu. Contoh alat tuas jenis ketiga antara lain pinset.

Dari ketiga jenis tuas di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar perbandingan antara lengan kuasa dengan lengan beban maka semakin kecil gaya yang harus dilakukan oleh manusia.

3. Katrol
Katrol adalah sebuah benda berbentuk roda dengan bagian tepi beralur dan dapat berputar. Katrol terdiri dari 3 jenis, yaitu: katrol tetap, katrol bergerak, dan sistem katrol (katrol gabungan).
3.1 Katrol tetap
KM = 1
3.2 Katrol bergerak
KM = 2
3.3 Katrol gabungan

Dari ketiga jenis katrol di atas dapat disimpulkan bahwa katrol dapat memperkecil kerja otot manusia dalam melakukan pekerjaan sehari-hari jika semakin banyak katrol yang dipasang dalam suatu sistem alat bantu.

4. Roda berporos
Roda berporos merupakan roda yang di dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana karena meringankan usaha manusia.

Contoh roda berporos adalah gir pada sepeda atau motor. Gir mempunyai gerigi yang saling berhubungan dengan gerigi gir yang lain. Jika gerigi satu bergerak akan menggerakkan gir yang lain sehingga sepeda dapat berjalan. Gir yang bergerigi yang besar akan menghasilkan gaya yang besar untuk menggerakkan gir yang bergerigi kecil. Gaya otot yang kecil yang diberikan pada gir besar akan menghasilkan gaya yang besar yang menggerakkan gir kecil sehingga menghasilkan putaran yang cepat.

Contoh Soal Hubungan Pesawat Sederhana dengan Kerja Otot dan Rangka Manusia

Sebuah sekrup akan dipasang ke dalam kayu. Sekrup tersebut memiliki jumlah uliran 20 buah dan panjang 10 cm. Perbandingan gaya yang harus dikeluarkan oleh tangan jika jumlah uliran diperbanyak menjadi 30 buah adalah....

Seorang anak memodifikasi sebuah katrol dan bidang miring untuk menaikkan sebuah balok seperti terlihat pada gambar berikut.

Keuntungan mekanik sistem tersebut adalah….

Seorang pekerja bangunan menaikkan semen dengan menggunakan katrol berganda yang terdiri dari dua katrol yang saling berhubungan. Jika semen yang dinaikkan bermassa 60 kg, maka gaya otot yang diperlukan untuk menaikkan semen adalah….

Sistem katrol digunakan pada suatu proyek bangunan seperti gambar berikut.