Contoh Soal Sistem Katrol

Contoh Soal Sistem Katrol - Katrol tersusun atas roda yang dapat berputar pada porosnya. Roda-roda tersebut dilewati oleh seutas tali. Gaya diberikan pada ujung tali dengan cara menariknya sehingga beban pada ujung tali lainnya terangkat. Terdapat tiga jenis katrol, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol ganda. Berikut ini penjelasan dari masing-masing katrol tersebut.

1. Katrol tetap

Katrol tetap adalah katrol yang tidak berpindah saat digunakan. Contoh katrol tetap adalah kerekan pada sumur yang biasa dgunakan di pedesaan. Katrol disangga dengan tiang di sisi-sisi sumur sehingga posisinya tidak berubah-ubah (tetap).

Katrol dapat dianalogikan sebagai sebuah tuas dengan titik tumpu O (pusat katrol), titik beban B, dan titik kuasa A. Dari sini, kalian bisa menyebut OB sebagai lengan beban dan OA sebagai lengan kuasa. Seperti pada tuas, keuntungan mekanis katrol sama dengan perbadingan lengan kuasa dengan lengan beban. Nilai OB dan OA sama dengan jari-jari katrol. Perbandingan antara OB dan OA adalah 1, sehingga keuntungan mekanis yang diberikan katrol tetap adalah 1. Hal ini berarti bahwa katrol tetap tidak memperkecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban, hanya mengubah arah gayanya. Saat menggunakan katrol, sebenarnya kalian mengangkat benda dengan memberikan gaya ke bawah (tarikan). Hal tersebut akan membuat kalian merasa lebih ringan dalam menarik beban karena dibantu oleh gaya berat tubuh yang sama-sama mengarah ke bawah.

2. Katrol bebas

Katrol bebas adalah katrol yang bisa berpindah tempat saat digunakan. Benda yang diangkat digantungkan pada poros katrol. Salah satu ujung tali katrol terikat di suatu tempat dan ujung yang lainnya diberi gaya (tarikan) ke atas. Contoh katrol bebas adalah katrol yang digunakan para kuli bangunan untuk menarik bahan bangunan dari bawah untuk diangkat ke atas. Katrol bekerja seperti tuas, dimana keuntungan mekanis yang dihasilkan merupakan perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban.

$K M = \frac{W}{f} = \frac{L k}{L b}$

Pada gambar tersebut, lengan kuasanya adalah titik AB (diameter lingkaran) dan lengan bebannya adalah jari-jari lingkaran. Perbandingan antara Lk dan Lb adalah 2 : 1, sehingga keuntungan mekanis yang dihasilkan adalah 2. Artinya, dengan katrol bebas kalian bisa mengangkat beban dengan memberikan gaya

\frac{1}{2}

dari berat beban.

3. Katrol ganda

Katrol ganda adalah gabungan antara katrol tetap dan katrol bebas. Pada katrol ganda, beban diletakkan pada titik poros katrol bebas. Kemudian katrol ini dihubungkan dengan beberapa katrol yang lain dan berakhir pada sebuah katrol tetap. Katrol ini biasanya digunakan di pelabuhan atau di dalam pabrik. Keuntungan mekanis yang diberikan oleh katrol ganda ini sama dengan jumlah tali yang menghubungkan katrol tersebut.

Pilihan Tunggal

Sistem katrol bergerak dengan prinsip ....

Pilihan Tunggal

Besarnya keuntungan mekanis yang diberikan katrol tetap adalah ... kali keuntungan mekanis pada katrol bebas.

Pilihan Tunggal

Benda bermassa 50 kg diangkat dengan katrol tetap yang diameternya 20 cm. Besar gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat benda tersebut adalah ....

Pilihan Tunggal

Katrol bebas yang berjari-jari 15 cm, dapat memberikan keuntungan mekanis sebesar ....

Pilihan Tunggal

Apabila ingin mengangkat beban seberat 700 N dengan katrol bebas, maka besar gaya minimal yang dibutuhkan adalah ....

Pilihan Tunggal

Jari-jari katrol berpengaruh pada keuntungan mekanis katrol bebas karena ....

Pilihan Tunggal

Agar beban seberat 800 N dapat diangkat dengan gaya 400 N, dibutuhkan katrol ....

Pilihan Tunggal

Sebuah katrol dapat mengangkat beban yang massanya 50 kg dengan gaya 250 N. Keuntungan mekanis katrol tersebut adalah ....

Pilihan Tunggal

Katrol ganda memberikan keuntungan mekanis yang nilainya sama dengan ....

S10

Pilihan Tunggal

Untuk mengangkat semen 1 kuintal dengan gaya 100 N, dibutuhkan katrol ....

Baca selengkapnya »

Contoh Soal Tuas dalam Kehidupan Sehari-hari

ezy blog Contoh Soal Ipa

Contoh Soal Tuas dalam Kehidupan Sehari-hari - Tuas digunakan untuk memindahkan benda yang berat. Prinsip kerja tuas adalah, semakin jauh jarak kuasa terhadap titik tumpu, semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban. Untuk memahami prinsip kerja tuas, perhatikan ilustrasi berikut ini.

Titik O adalah titik tumpu tuas, sementara titik OB adalah lengan beban (lengan yang diberi beban) dan titik OA adalah lengan kuasa (lengan yang diberi gaya). Dari gambar terlihat bahwa, panjang pengungkit (AB) sama dengan lengan kuasa (AO = Lk) ditambah dengan lengan beban (OB = Lb). Tuas yang memiliki lengan beban Lb dan lengan kuasa Lk dapat digunakan untuk memindahkan beban sebesar W. Untuk mengangkatnya dibutuhkan gaya F. Secara matematis, hubungan keempatnya dirumuskan sebagai berikut.

$W \times L b = F \times L k$

Keterangan:
W = berat beban (N);
Lb = lengan beban (m);
F = gaya (N); dan
Lk = lengan kuasa (m).

Berdasarkan letak titik tumpunya, tuas dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut.
1. Tuas yang titik tumpunya berada di antara titik beban dan titik kuasa. Contoh tuas jenis ini adalah jungkat-jungkit.

2. Tuas yang titik bebannya berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh tuas jenis ini adalah tang.
3. Tuas yang titik kuasanya berada di antara titik tumpu dan titik beban.

Contoh Soal

Sebuah pengungkit yang panjangnya 6 m digunakan untuk mengangkat beban 500 N. Beban diletakkan sejauh 2 meter dari titik tumpu. Berapa besar gaya yang harus diberikan pada ujung pengungkit?
Penyelesaian
Diketahui:
L = 6 m
W = 500 N
Lb = 2 m
Ditanyakan: F ?
Jawab:
Pertama kita harus mencari lengan kuasanya.

$L = L b + L k$

$L k = L - L b$

$L k = 6 - 2 = 4$ m

Setelah itu dimasukkan ke persamaan berikut.

$W \times L b = F \times L k$

$500 \times 2 = F \times 4$

$F = \frac{1000}{4}$

$F = 250$ N

Jadi, besar gaya yang dibutuhkan adalah 250 N.

Pilihan Tunggal

Suatu pengungkit memiliki lengan beban 2 m dan lengan kuasa 3 m. Besar gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat batu seberat 600 N adalah ....

Pilihan Tunggal

Sebuah pengungkit memiliki panjang 6 m.

\frac{2}{3}

dari panjang pengungkit tersebut merupakan lengan kuasanya. Jika digunakan untuk mengangkat balok beton 100 kg, maka besar gaya yang dibutuhkan adalah ....

Pilihan Tunggal

Rara dan Riri bermain jungkat-jungkit. Berat badan Rara 29 kg dan berat badan Riri 25 kg. Agar jungkat-jungkit berada pada posisi seimbang, perbandingan jarak Rara dan Riri terhadap titik tumpu adalah ...

Pilihan Tunggal

Suatu pengungkit memiliki panjang 5 m dan lengan kuasa 3 m. Jika pengungkit tersebut digunakan untuk mengangkat beban bermassa 30 kg, maka besar gaya yang dibutuhkan adalah ....

Pilihan Tunggal

Agar beton 100 kg dapat terangkat dengan gaya setengah dari beratnya menggunakan pengungkit yang panjangnya 6 m, beban harus diletakkan sejauh ... m dari titik tumpu.

Pilihan Tunggal

Jika perbandingan lengan beban dan lengan kuasa sebuah pengungkit adalah 2 : 3, maka besar gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban yang massanya 75 kg adalah ....

Pilihan Tunggal

Agar beban 900 N dapat diangkat menggunakan pengungkit yang panjangnya 6 m, gaya seberat 300 N harus diletakkan ....

Pilihan Tunggal

Perbandingan lengan beban dan lengan kuasa suatu pengungkit adalah 3 : 4. Perbandingan berat beban dan gaya yang harus diberikan adalah ....

Pilihan Tunggal

Berikut ini contoh penggunaan tuas, kecuali ....

S10

Pilihan Tunggal

Prinsip kerja tuas dalam meringankan beban adalah ....

Baca selengkapnya »

Contoh Soal Bidang Miring dalam Kehidupan Sehari-hari

ezy blog Contoh Soal Ipa

Contoh Soal Bidang Miring dalam Kehidupan Sehari-hari - Bidang miring adalah suatu bidang datar yang dimiringkan. Bidang miring termasuk pesawat sederhana, yaitu alat sederhana yang memudahkan pekerjaan manusia. Bidang miring digunakan untuk memindahkan benda yang cukup berat ke tempat yang lebih tinggi. Perhatikan ilustrasi berikut ini.

Seorang kuli memindahkan tong minyak bermassa m dari bawah ke atas truk dengan bidang miring. Jika diangkat langsung, gaya yang dibutuhkan sebesar

W = m g

, dengan gaya ke atas, sebesar gaya berat benda. Jika didorong menggunakan bidang miring yang panjangnya s dan dari ketinggian h, maka gaya yang dibutuhkan dirumuskan sebagai berikut.

$\frac{F}{W} = \frac{h}{s}$

$F = \frac{W h}{s}$

$F = \frac{m g h}{s}$

Jadi, gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan benda dengan bidang miring, dirumuskan dengan persamaan berikut.

$F = \frac{m g h}{s}$

Keterangan:
m= massa benda (kg);
g =percepatan gravitasi (10 m/s2);
h = ketinggian (m); dan
s = panjang bidang miring (m).

B. Keuntungan Mekanis Bidang Miring

Jika menggunakan bidang miring, besarnya keuntungan mekanis yang didapatkan adalah sama dengan berat beban dibagi dengan besarnya gaya yang dibutuhkan untuk mengangkatnya. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

$K M = \frac{W}{F}$

$K M = \frac{m g}{\frac{m g h}{s}} = \frac{s}{h}$

Jadi, keuntungan mekanis pada bidang miring sama dengan perbandingan panjang dengan tinggi bidang miring tersebut.

C. Contoh Pemanfaatan Bidang Miring

1. Sekrup

Alur ulir pada sekrup adalah bidang miring yang dibentuk melingkar. Adanya bidang miring pada sekrup inilah yang membuat sekrup dapat bergerak maju mundur ketika diputar atau diulir.

2. Kapak

Pada kapak, dua buah bidang miring disatukan pada salah satu sisi kapak, sehingga sisi kapak tersebut menjadi tajam. Bidang miring pada kapak memberikan gaya samping sehingga membuat kayu lebih mudah terbelah. Bayangkan jika tidak ada bidang miringnya, kapak hanya akan menumbuk kayu, bukan membelahnya.

3. Tangga

Tangga dibuat miring agar orang bisa lebih mudah naik ke tempat yang lebih tinggi. Bayangkan jika tangga dibuat tegak lurus ke atas, pasti berat sekali untuk naik ke atas. Beberapa tangga yang sangat panjang biasanya dibuat bentuk melingkar seperti halnya pada sekrup. Begitu pula dengan jalan-jalan di pegunungan yang dibuat berliku-liku, untuk memudahkan perjalanan ke tempat yang lebih tinggi.

Contoh Soal

Sam akan memindahkan drum minyak seberat 600 N ke atas truk yang tingginya 2 meter dari atas tanah. Jika bidang miring yang digunakan panjangnya 3 meter, berapa gaya yang dibutuhkan Sam?
Penyelesaian
Diketahui:
W = 600 N
h = 2 m
s = 3 m.
Ditanyakan: F ?
Jawab:

$F = \frac{W h}{s}$

$F = \frac{600 \times 2}{3}$

$F = 400$ N

Jadi, gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan tong minyak adalah 400 N.

Pilihan Tunggal

Besar gaya yang dibutuhkan untuk menaikkan batu seberat 500 N ke badan truk yang tingginya 1,5 m dengan bidang miring yang panjangnya 3 m adalah ....

Pilihan Tunggal

Ardi akan memindahkan benda yang bermassa 50 kg ke tempat yang tingginya 3 m. Dia menggunakan bidang miring yang panjangnya 5 m. Besar gaya minimal yang harus diberikan Ardi adalah ....

Pilihan Tunggal

Sebuah kapal berjarak 5 m dari dermaga. Ketinggian dek kapal tersebut 2 m dari dasar dermaga. Kapal tersebut akan mengangkat beban seberat 800 N. Agar gaya yang dibutuhkan menjadi

\frac{1}{2}

kali berat beban, panjang minimal bidang miring yang dibutuhkan adalah ....

Pilihan Tunggal

Sebuah kapal akan mengangkat beban seberat 700 N ke atas dek kapal yang tingginya 2 m dari dasar dermaga. Jarak minimal antara kapan dan dermaga agar gaya yang dibutuhkan

\frac{1}{2}

kali berat beban adalah ....

Pilihan Tunggal

Benda bermassa 100 kg akan dimasukkan ke dalam gerobak menggunakan bidang miring yang panjangnya 2,5 m. Jarak antara badan gerobak dengan pangkal bidang miring adalah 1,5 m. Besar gaya minimum yang dibutuhkan adalah ....

Pilihan Tunggal

Suatu bidang miring panjangnya 3 m digunakan untuk memindahkan benda yang massanya 90 kg. Jika ketinggian tempat 2 m dari atas tanah, maka besar gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan benda tersebut adalah ... kali berat benda.

Pilihan Tunggal

Pernyataan yang tepat tentang keuntungan mekanis bidang miring adalah ....

Pilihan Tunggal

Bidang miring yang panjangnya 6 m dipasang dengan ketinggian 3 m. Keuntungan mekanisnya adalah ....

Pilihan Tunggal

Agar gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat sebuah beban menjadi

\frac{1}{2}

kali berat beban, perbandingan panjang dan tinggi bidang miring yang harus digunakan adalah ...

S10

Pilihan Tunggal

Alat-alat berikut ini memanfaatkan konsep bidang miring dalam kehidupan sehari-hari, kecuali ....

Baca selengkapnya »

Contoh Soal Sistem Katrol

1. Katrol tetap

2. Katrol bebas

KM=Wf=LkLb

3. Katrol ganda

Contoh Soal Tuas dalam Kehidupan Sehari-hari

W×Lb=F×Lk

Contoh Soal

L=Lb+Lk

Lk=L−Lb

Lk=6−2=4 m

W×Lb=F×Lk

500×2=F×4

F=10004

F=250 N

Contoh Soal Bidang Miring dalam Kehidupan Sehari-hari

FW=hs

F=Whs

F=mghs

F=mghs

B. Keuntungan Mekanis Bidang Miring

KM=WF

KM=mgmghs=sh

C. Contoh Pemanfaatan Bidang Miring

Contoh Soal

F=Whs

F=600×23

F=400 N

$K M = \frac{W}{f} = \frac{L k}{L b}$

$W \times L b = F \times L k$

$L = L b + L k$

$L k = L - L b$

$L k = 6 - 2 = 4$ m

$W \times L b = F \times L k$

$500 \times 2 = F \times 4$

$F = \frac{1000}{4}$

$F = 250$ N

$\frac{F}{W} = \frac{h}{s}$

$F = \frac{W h}{s}$

$F = \frac{m g h}{s}$

$F = \frac{m g h}{s}$

$K M = \frac{W}{F}$

$K M = \frac{m g}{\frac{m g h}{s}} = \frac{s}{h}$

$F = \frac{W h}{s}$

$F = \frac{600 \times 2}{3}$

$F = 400$ N