10 Contoh Soal Katrol Tetap, Cara Mengerjakan, & Kunci Jawaban

tirto.id - Kumpulan soal materi katrol tetap beserta jawabannya dapat digunakan sebagai latihan soal untuk persiapan ulangan atau ujian akhir semester. Berikut ini contoh soal katrol tetap dan jawabannya.

Katrol merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang fungsinya mempermudah pekerjaan yang berat. Cara kerjanya yakni dengan memanfaatkan roda yang berputar pada porosnya.

Untuk mengangkat beban, dibutuhkan bantuan tali sehingga tali tersebut digunakan untuk mengangkat benda. Ketika menggunakan katrol, mengangkat barang yang berat akan cenderung menjadi lebih ringan.

Terdapat tiga titik utama dalam katrol, yakni titik kuasa, titik tumpu, dan titik beban. Ketiganya memiliki tugas masing-masing yang berbeda.

Titik kuasa digunakan untuk memberikan gaya atau bagian untuk menarik beban, sedangkan titik beban adalah tempat benda diletakkan. Adapun titik tumpu merupakan letak poros berputar.

Salah satu jenis katrol yakni katrol tetap, suatu katrol yang letak porosnya tetap sehingga tidak menyebabkan katrol berpindah tempat ketika digunakan. Fungsi utamanya adalah untuk membantu mengangkat beban yang cenderung tidak terlalu berat dan masih bisa menggunakan tangan manusia.

Prinsip dari katrol tetap ini adalah gaya kuasa akan sama dengan berat beban sehingga menyebabkan keuntungan mekanis yang didapatkan bernilai satu. Dengan demikian, rumus katrol tetap adalah F (gaya kuasa) = w (berat beban).

Adapun untuk menghitung keuntungan mekanisnya yakni menggunakan rumus K = w/F. K menyimbolkan keuntungan mekanis, w merupakan berat beban, dan F adalah gaya.

Contoh Soal Katrol Tetap dan Jawabannya

Terdapat kumpulan soal mengenai katrol tetap beserta jawabannya untuk membantu dalam melakukan latihan soal. Berikut ini contoh soal katrol tetap dan jawabannya:

1. Seorang anak menarik tali katrol tetap sejauh 3 meter. Beban yang terangkat anak tersebut sejauh … meter.

1. 0,5
2. 1
3. 4
4. 3

Jawaban: 3 meter

Pembahasan:

Jarak tali yang ditarik = jarak beban terangkat

Hal ini karena katrol tetap tidak mengubah besar gaya dan jarak perpindahan sehingga jawabannya 3 meter juga.

2. Seorang petani menggunakan katrol tetap untuk mengangkat pupuk seberat 40 N. Petani tersebut menarik tali ke bawah sejauh 3 meter dalam waktu 5 detik. Berapa daya yang dikeluarkan petani?

1. 10 W
2. 20 W
3. 30 W
4. 24 W

Jawaban: 24 W

Pembahasan:

Usaha: W = F x s

= 40 x 3

= 120 J

Daya: P = W/t

= 120/5

= 24 W

3. Dua orang pekerja bangunan menarik tali katrol tetap dari arah berlawanan. Masing-masingnya dengan gaya 60 N dan 80 N. Apabila beban tidak bergerak, berapa gaya efektif yang bekerja pada beban tersebut?

1. 20 N ke arah penarik 80 N
2. 140 N ke arah penarik 80 N
3. 60 N ke arah penarik 80 N
4. Beban diam karena gaya seimbang

Jawaban: 20 N ke arah penarik 80 N

Pembahasan:

Gaya yang lebih besar (80 N) menang dari gaya 60 N.

Resultan gaya:

F = 80 - 60

= 20 N

Arah resultan mengikuti gaya yang lebih besar sehingga 20 N ke arah penarik 80 N.

4. Sebuah katrol tetap dipakai untuk mengangkat beban 45 N. Apabila gaya yang diberikan sebesar 45 N, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah …

1. 1
2. 2
3. 4
4. 3

Jawaban: 1

Pembahasan:

Katrol tetap tidak mengubah besar gaya, tapi hanya mengubah arah gaya.

Rumus keuntungan mekanis: w/F

= 45/45

= 1

Jadi, gaya yang diperlukan sama besar dengan berat beban yang diangkat.

5. Pada suatu perayaan Hari Kemerdekaan, sebuah bendera dinaikkan dengan katrol tetap pada tiang yang tingginya 6 m. Apabila talinya ditarik dengan gaya 80 N, berapa besar usaha yang dilakukan pengibar bendera?

1. 240 J
2. 480 J
3. 560 J
4. 360 J

Jawaban: 480 J

Pembahasan:

Rumus usaha: W = F x s

= 80 x 6

= 480 J

6. Jika massa benda sebesar 50 kg, hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut (percepatan gravitasi = 10 m/s).

Penyelesaian:

Pertama, harus mencari berat beban benda tersebut.

w = m x g

w = 50 x 10

w = 500 N

Kedua, menghitung besar gaya yang diperlukan.

F = w

F = 500 N

Jadi, gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol tetap adalah 500 N.

7. Berapa keuntungan mekanis dari beban sebesar 500 N dan gaya 500 N?

Penyelesaian:

Keuntungan mekanis (KM) = w/F

KM = 500/500

KM = 1

Jadi, keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah 1.

8. Berapa keuntungan mekanis dari beban sebesar 500 N dan gaya 250 N?

Penyelesaian:

Keuntungan mekanis (KM) = w/F

KM = 500/250

KM = 2

Jadi, keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah 2.

9. Jika massa benda sebesar 72 kg, hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut (percepatan gravitasi = 10 m/s).

Penyelesaian:

Pertama, harus mencari berat beban benda tersebut.

w = m x g

w = 72 x 10

w = 720 N

Kedua, menghitung besar gaya yang diperlukan.

F = w

F = 720 N

Jadi, gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol tetap adalah 720 N.

10. Sebuah bendera dinaikkan dengan katrol tetap pada tiang yang tingginya 5 m. Apabila talinya ditarik dengan gaya 60 N, berapa besar usaha yang dilakukan pengibar bendera?

Penyelesaian:

Rumus usaha: W = F x s

= 60 x 5

= 300 J

Pembaca yang ingin membaca artikel sejenis terkait contoh soal dapat mengakses tautan berikut ini

Link Artikel tentang Contoh Soal