Prinsip Kerja Pesawat Sederhana pada Sistem Gerak Manusia

Selain pada peralatan yang biasa kamu gunakan pada kehidupan sehari-hari tersebut, prinsip pesawat sederhana juga ada yang berlaku pada struktur otot dan rangka manusia. Pada saat mengangkat barbel telapak tangan yang menggenggam barbel berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku (sendi di antara lengan atas dan lengan bawah), dan kuasanya adalah lengan bawah. Titik tumpu berada di antara lengan beban dan kuasa, oleh karena itu lengan disebut sebagai pesawat sederhana pengungkit jenis ketiga.

Ayo, Kita Diskusikan

Dengan menggunakan prinsip kerja pesawat sederhana, coba kamu tuliskan penjelasan untuk contoh kasus 1 dan kasus 2 penerapan prinsip pesawat sederhana pada struktur otot dan rangka manusia saat melakukan suatu aktivitas!

Selain pada kegiatan mengangkat barbel, jinjit, berdiri, dan menunduk, prinsip pengungkit juga dapat digunakan untuk menganalisis pola gerak tubuh pada saat bermain bulutangkis seperti pada Gambar 2.12!

Ayo, Kita Renungkan

Konsep usaha, daya, dan pesawat sederhana hanyalah sebagian kecil ilmu Tuhan yang dapat digunakan untuk menjelaskan bagaimana sistem kerja benda-benda yang ada. Berkat ilmu tersebut kita juga dapat memahami bagaimana cara kerja anggota gerak manusia yang sangat efektif. Tulang sebagai alat gerak aktif bagaikan pengungkit yang digerakkan secara harmonis oleh gaya tt. erakanerakan penunkit tereut anat efiien denan keuntungan mekanis tertentu sehingga mampu memperkecil energi yang harus dikeluarkan oleh tubuh. Tuhan mengatakan bahwa jika air lautan adalah tinta, maka kamu takkan pernah cukup menggunakannya untuk menuliskan seluruh ilmu-Nya. Maka teruslah belajar dan tetaplah rendah hati. Pernahkah kamu membayangkan bagaimana istimewanya ciptaan Tuhan yang satu ini? Sudahkah kamu mensyukuri segala ciptaan Tuhan termasuk dengan adanya pesawat sederhana? Coba jawablah beberapa pertanyaan yang terdapat pada Tabel 2.5! 

Coba kamu hitung, berapa total skormu dengan ketentuan: 

• Jawaban "ya" mendapat skor 2 (dua)
• Jawaban "tidak" mendapat skor 0 (nol)

Bandingkan total skormu dengan kriteria berikut. 

• Skor 0 - 3 : berarti kamu belum memanfaatkan alat-alat yang menerapkan prinsip pesawat sederhana dengan baik 
• Skor 4 - 6 : berarti kamu telah memanfaatkan alat-alat yang menerapkan prinsip pesawat sederhana dengan baik 
• Skor 7 - 10 : berarti kamu telah memanfaatkan alat-alat yang menerapkan prinsip pesawat sederhana dengan sangat baik 

Untuk kamu yang belum memanfaatkan alat-alat yang menerapkan prinsip pesawat sederhana dengan baik, sebaiknya kamu terus berusaha untuk meningkatkan motivasimu dalam belajar terkait konsep usaha dan pesawat sederhana.
SUMBER:https://www.bukusekolah.net/2019/04/prinsip-kerja-pesawat-sederhana-pada.html

Roda gigi

 adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah satu kasusnya adalah pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi.

Transmisi roda gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan transmisi roda gigi terhadap sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu mencegah slip, dan daya yang ditransmisikan lebih besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya sejauh yang bisa dilakukan sistem transmisi roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang terlibat di dalamnya.

Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan mekanis bisa didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa dihitung dengan persamaan yang sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi.

Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan dari roda gigi yang mengalahan mekanisme transmisi yang lain (misal sabuk dan puli). Mesin yang presisi seperti jam tangan mengambil banyak manfaat dari rasio kecepatan putar yang tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya dan beban berdekatan, roda gigi memiliki kelebihan karena mampu didesain dalam ukuran kecil. Kekurangan dari roda gigi adalah biaya pembuatannya yang lebih mahal dan dibutuhkan pelumasan yang menjadikan biaya operasi lebih tinggi.

Ilmuwan Yunani Kuno Archimedes pertama kali mengembangkan roda gigi dalam ilmu mekanika di sekolah Aleksandria pada abad ketiga sebelum masehi. Mekanisme Antikytheraadalah contoh aplikasi roda gigi yang rumit yang pertama, yang didesain untuk menghitung posisi astronomi. Waktu pengerjaan mekanisme ini diperkirakan antara 150 dan 100 SM 

SUMBER:https://id.wikipedia.org/wiki/Roda_gigi

Bidang Miring

Sesuai dengan namanya, bidang miring merupakan sebuah bidang miring yang digunakan untuk memindahkan sebuah benda ke ketinggian tertentu.Di bagian lalu telah diberikan contoh bagaimana Garin dan Gilang dapat dengan mudah memindahkan kotak ke atas bak mobil.

---

Mengapa memindahkan kotak melalui bidang miring lebih mudah daripada mengangkat secara langsung? Untuk menjawabnya, mari kita melakukan perhitungan! Misalnya, berat kotak adalah 8.000 N berarti untuk memindahkan kotak diperlukan gaya paling sedikit 8.000 N, dengan jarak 1,5 m. Usaha yang dilakukan untuk mengangkat kotak tersebut adalah sebagai berikut:

---

Bagaimana jika menggunakan bidang miring sepanjang 5 m? Usaha untuk memindahkan kotak ini  dalah sama yaitu 12.000 Nm. Akan tetapi, karena jaraknya (s) lebih besar, gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak melalui bidang miring lebih sedikit.

---

Perhatikan bahwa gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak melalui bidang miring lebih kecil daripada memindahkan kotak dengan cara mengangkat secara langsung, meskipun panjang bidang miring lebih besar daripada jarak antara bak mobil dan tanah. Dengan demikian, penggunaan bidang miring mempunyai keuntungan  yang disebut dengan keuntungan mekanis yang dirumuskan sebagai berikut :

SUMBER:https://www.dosenpendidikan.co.id/pesawat-sederhana/

Katrol

Katrol adalah Sebuah roda yang sekelilingnya diberi tali dan dipakai untuk mempermudah pekerjaan manusia.Katrol sangat baik digunakan untuk memindahkan beban ke atas.Katrol dapat dibedakan menjadi katrol tunggal tetap, katrol tunggal bergerak, dan takal.

Katrol Tetap

Sesuai dengan namanya, sistem katrol ini dibuat sedemikian rupa sehingga katrol tersebut tetap pada posisinya.Contoh yang sering kamu lihat sehari-hari, seperti katrol yang digunakan untuk menimba air.

Titik tumpu yang merupakan pusat lingkaran katrol diberi nama A, kemudian AB dan AC masing-masing disebut lengan beban dan lengan gaya. Keuntungan katrol jenis tunggal ini sama dengan 1. Hal ini dikarenakan perbandingan antara lengan beban dan lengan gaya sama dengan 1. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

---

Katrol Bebas

Katrol tunggal jenis ini dirancang sedemikian rupa sehingga katrol ini bergerak.

Titik C merupakan titik tumpu katrol, AC adalah lengan beban dan BC adalah lengan gaya. Katrol jenis ini mempunyai keuntungan mekanis 2, artinya perbandingan antara berat beban dan gaya sama dengan dua. Jika kamu mengangkat beban menggunakan katrol jenis ini, kamu hanya perlu memberikan gaya sebesar setengah kali berat beban. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.

---

Baca Juga : Persamaan Linear Dua Variabel

---

Katrol majemuk

Katrol majemuk adalah susunan katrol yang terdiri lebih dari satu katrol.katrol majemuk  biasa digunakan untuk mengangkat beban yang berat. katrol majemuk dapat menggunakan dua katrol di mana satu sebagai katrol tetap dipasang di atas dan satu lagi sebagai katrol bergerak. Takal juga dapat menggunakan tiga atau empat katrol. Keuntungan mekanik tergantung jumlah katrol dan tali yang menanggung beban.

SUMBER:https://www.dosenpendidikan.co.id/pesawat-sederhana/

Tuas (Penngukit

Paku yang menancap di dinding dapat dicabut dengan mudah menggunakan catut. Catut termasuk  pesawat sederhana yang digolongkan sebagai tuas. Sistem kerja tuas terdiri atas tiga komponen, yaitu beban, titik tumpu, dan kuasa. Beban adalah benda yang akan dipindahkan atau dicabut.

---

Baca Juga : Pertidaksamaan Linear Satu Variabel

---

Pada contoh mencabut paku, yang menjadi bebannya adalah paku yang menancap di dinding.Titik tumpunya adalah bagian catut yang berada di antara beban dan tangan. Kuasa adalah gaya yang diberikan oleh tangan untuk mendorong tuas. Dari penjelasan di atas diperoleh kesimpulan bahwa tuas adalah pesawat sederhana yang memiliki lengan yang berputar pada sebuah titik tumpu. Perbandingan antara beban dan kuasa adalah sama dengan perbandingan antara lengan kuasa dan lengan beban.

---

Titik tempat tuas bertumpu disebut titik tumpu (T), ujung batang (tuas) tempat beban diangkat disebut titik beban (B) dan pangkal batang yang ditekan atau diangkat untuk mengimbangi gaya berat beban disebut titik kuasa (K). Jarak titik beban ke titik tumpu disebut lengan beban (lB) dan jarak titik kuasa ke titik tumpu disebut lengan kuasa (lk).  Jika gaya berat beban WB diimbangi gaya kuasa Fk, dalam keseimbangan tuas berlaku hubungan :

---

Beban x lengan beban = kuasa x lengan kuasa

Keuntungan mekanik (KM) sebuah tuas adalah perbandingan antara gaya berat beban dan gaya kuasa atau perbandingan antara lengan kuasa dengan lengan beban, dirumuskan sebagai berikut :

Tuas dapat dibedakan menjadi 3 jenis. Pembagian ini berdasarkan pada letak titik gaya, titik beban, titik tumpu.

---

• Tuas Jenis Pertama

Jenis tuas ini mempunyai ciri titik tumpunya terletak di antara titik gaya (kuasa) dan titik beban. Perhatikan sebuah catut yang digunakan untuk mencabut paku.Letak titik tumpu berada di antara beban dan tangan kamu.Dengan demikian catut termasuk tuas jenis pertama.

Contoh lain adalah gunting, tang, linggis, palu pencabut paku,neraca lengan.

---

Baca Juga : Persamaan Linear Satu Variabel

---

• Tuas Jenis Kedua

Jenis tuas ini mempunyai ciri titik beban terletak di antara titik gaya (kuasa) dan titik tumpunya. Perhatikan sebuah pembuka botol yang digunakan untuk membuka botol! Letak titik bebannya terletak di antara titik tumpu dan titik kuasa.Dengan demikian, pembuka tutup botol termasuktuas jenis kedua. Contoh lain adalah gerobak dorong, pembuka kelereng, pemotong kertas, pemotong kertas dan pemecah biji.

---

• Tuas Jenis Ketiga

Jenis tuas ini mempunyai ciri titik gaya terletak di antara titik tumpu dan titik beban. Contoh tuas ini adalah pinset, sekop, jepitan, alat pancing dan lengan bawah saat mengangkat beban.

SUMBER:https://www.dosenpendidikan.co.id/pesawat-sederhana/

Manfaat pesawat sederhana

1. Untuk mempermudah pekerjaan manusia, baik dari segi pengangkutan barang, maupun pekerjaan manusia dalam jarak yang sangat jauh
2. Energi yang kita keluarkan juga dapat dihemat,
3. Waktunya jadi lebih singkat.
4. Untuk mengubah arah gaya

Sumber https://www.jatikom.com/2018/11/pengertian-jenis-pesawat-sederhana.html#ixzz5xwoJt1NT

PESAWAT SEDERHANA

Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya.^[2] Secara umum, alat-alat ini bisa disebut sebagai mekanisme paling sederhana yang memanfaatkan keuntungan mekanik untuk menggandakan gaya.^[3] Sebuah pesawat sederhana menggunakan satu gaya kerja untuk bekerja melawan satu gaya beban. Dengan mengabaikan gaya gesek yang timbul, maka kerja yang dilakukan oleh beban besarnya akan sama dengan kerja yang dilakukan pada beban.

Kerja yang timbul adalah hasil gaya dan jarak. Jumlah kerja yang dibutuhkan untuk mencapai sesuatu bersifat konstan, walaupun demikian jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mencapai hal ini dapat dikurangi dengan menerapkan gaya yang lebih sedikit terhadap jarak yang lebih jauh. Dengan kata lain, peningkatan jarak akan mengurangi gaya yang dibutuhkan. Rasio antara gaya yang diberikan dengan gaya yang dihasilkan disebut keuntungan mekanik.

Keuntungan mekanik tuas (pengungkit): -w/f = lk/lb untuk mencari w, jika memang belum ditemukan: w=m.g untuk mencari f, jika belum ditemukan: w*lb = f*lk

keuntungan mekanik bidang miring: -s/h

keuntungan mekanik katrol: -tetap: lk/lb = 1 -bergerak: lk(2lb)/lb = 2 -majemuk: jumlah tali

untuk roda bergigi, tidak ada keuntungan mekanik, yang ada adalah efisiensi: energi keluaran bermanfaat / energi masukan total

Secara tradisional, pesawat sederhana terdiri dari:

• Bidang miring
• Roda dan gandar
• Tuas
• Katrol
• Baji
• Sekrup
• Roda Berporos

Pesawat sederhana merupakan dasar dari semua mesin-mesin lain yang lebih kompleks.^[3][4][5] Sebagai contoh, pada mekanisme sebuah sepeda terdapat roda, pengungkit, serta katrol. Keuntungan mekanik yang didapat oleh pengendaranya merupakan gabungan dari semua pesawat sederhana yang ada dalam sepeda tersebut.

SUMBER:https://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_sederhana

USAHA

Dalam ilmu fisika pengertian usaha adalah suatu proses yang dilakukan untuk memindahkan kedudukan suatu benda. Usaha jika dituliskan dalam bentuk persamaan seperti berikut.

Keterangan:

W = usaha (joule)

F = gaya (N)

s = jarak perpindahan benda (m)

sumber:https://fisika.id/2015/03/21/usaha-energi-dan-pesawat-sederhana/