Materi Pesawat Sederhana IPA Kelas 8, Jenis dan Manfaatnya

tirto.id - Materi tentang pesawat sederhana merupakan salah satu pembahasan dalam mata pelajaran IPA kelas 8 Kurikulum Merdeka.

Dalam menjalani aktivitas sehari-hari, manusia seringkali membutuhkan bantuan berupa alat yang dapat memudahkan berbagai jenis pekerjaan yang dilakukan.

Beberapa contoh pekerjaan manusia yang membutuhkan alat bantu di antaranya seperti mengangkut hasil perkebunan menggunakan gerobak yang diberi roda, mengambil air dari dalam sumur menggunakan bantuan tali dan katrol yang ditambahi dengan ember kecil, serta menaikkan drum ke atas bak truk menggunakan papan yang ditata dengan posisi miring dan menempel pada bak.

Adapun semua bentuk peralatan yang dapat membantu pekerjaan manusia di dalam sains disebut sebagai pesawat sederhana. Lantas, apa yang dimaksud dengan pesawat sederhana?

Pengertian Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana secara umum diartikan sebagai suatu peralatan sederhana yang biasa digunakan oleh manusia untuk mempermudah atau membantu dalam menyelesaikan pekerjaan sehari-hari.

Pesawat sederhana, menurut situs Kemdikbud, juga dapat dikatakan sebagai alat mekanik yang bisa mengubah arah atau besaran dari sebuah gaya.

Dilihat dari prinsip kerjanya, pesawat sederhana terbagi menjadi empat jenis yakni katrol, roda berporos, bidang miring, dan pengungkit.

Dari keempat jenis pesawat sederhana tersebut tentunya masing-masing memiliki kegunaan atau fungsi yang berbeda dalam kehidupan yang dapat dijabarkan sebagai berikut :

1. Katrol

Katrol merupakan salah satu pesawat sederhana yang bentuknya berupa roda beralur dan sekelilingnya diberi tali.

Katrol biasanya dipakai untuk membantu mempermudah pekerjaan manusia misalnya menarik beban. Katrol terbagi menjadi 3 macam yaitu :

a. Katrol Tetap

katrol tetap adalah katrol yang porosnya telah dipasang pada suatu tempat sehingga posisinya tidak dapat berpindah. Pada katrol tetap keuntungan mekanisnya bernilai satu, sebab gaya kuasa yang dikeluarkan oleh katrol tetap bernilai sama dengan berat bebannya.

Contoh pemanfaatan katrol tetap dalam kehidupan sehari-hari yakni sumur timba dan tiang bendera.

b. Katrol Bebas

Pada katrol bebas porosnya tidak dipasang pada tempat yang tetap, sehingga katrol dapat bergerak secara bebas ketika sedang bekerja.

Selain itu, keuntungan mekanisnya bernilai 2 karena gaya kuasa yang dikeluarkan untuk menarik bebannya memiliki nilai setengah dari berat bebannya.

Contoh penggunaan katrol bebas dalam kehidupan sehari-hari yaitu pada alat pengangkat peti kemas yang ada di pelabuhan.

c. Katrol Majemuk

Katrol majemuk merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas. Katrol majemuk memiliki keuntungan mekanis yang nilainya sama dengan jumlah katrol yang digunakan untuk mengangkat bebannya.

Dalam kehidupan sehari-hari, katrol majemuk biasa digunakan untuk mengangkat benda atau alat berat dalam bidang perindustrian.

2. Roda Berporos

Roda berporos juga merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang menggunakan roda dan mempunyai poros sebagai tempat berputarnya roda tersebut.

Penggunaan roda dapat membantu memperkecil gaya yang dibutuhkan untuk menggeser suatu benda dengan meminimalkan gaya gesek.

Contoh pemanfaatan roda berporos dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada saat memindahkan lemari dengan troli serta penggunaan roda berporos di berbagai alat seperti gerobak, stir mobil, dan gerinda.

Di samping itu, keuntungan mekanis dari penggunaan roda juga dapat mempengaruhi kecepatan yang dihasilkan. Persamaan keuntungan mekanis pada roda berporos yakni sebagai berikut :

KM = r roda/r poros

Keterangan :

KM = Keuntungan Mekanis

r roda = jari-jari roda

r poros = jari-jari poros

3. Bidang Miring

Bidang miring adalah pesawat sederhana yang berbentuk papan atau bidang yang dibuat miring dengan tujuan untuk memperkecil usaha ketika akan memindahkan beban yang berat.

Semakin landai bidang miring, gaya yang diberikan juga akan semakin kecil begitupun sebaliknya.

Pemanfaatan bidang miring yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari yaitu pisau, kapak, tangga berputar, serta jalan pegunungan yang dibuat berkelok.

Persamaan keuntungan mekanis (KM) pada bidang miring yaitu :

KM = Gaya Beban/Gaya Kuasa

KM = Panjang Bidang Miring/Ketinggian

KM = l/h

4. Pengungkit

Pengungkit adalah pesawat sederhana yang terbuat dari sebatang benda yang keras, misalnya balok kayu, batang bambu, atau batang logam yang biasa digunakan untuk mencongkel benda.

Cara kerja pengungkit yaitu dengan menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya.

Pengungkit terbagi menjadi tiga jenis yaitu pengungkit yang titik tumpunya berada di antara beban dan kuasa, pengungkit yang titik bebannya berada di antara kuasa dan tumpu, dan pengungkit yang titik kuasanya berada di antara beban dan tumpu.

Contoh pengungkit dalam kehidupan sehari-hari di antaranya yaitu gunting, pembuka botol, dan pinset.

Manfaat Pesawat Sederhana dalam Kehidupan Sehari-hari

Pesawat sederhana merupakan suatu peralatan sederhana yang dapat memberikan berbagai manfaat dalam kehidupan sehari-hari. Tidak sedikit aktivitas manusia yang terbantu dengan adanya pesawat sederhana.

Dalam modul ajar Buku IPA Kelas VIII terbitan Kemendikbud Tahun 2021, berikut beberapa manfaat pesawat sederhana yang dapat mempermudah pekerjaan manusia:

• Pesawat sederhana mampu meningkatkan besar gaya angkat atau dorong pada suatu objek. Contohnya: pengungkit atau tuas.
• Pesawat sederhana mampu meningkatkan jarak untuk gaya dapat bekerja. Contohnya: bidang miring.
• Pesawat sederhana mampu mengubah arah gaya yang bekerja. Contohnya: kapak kayu, dan menimba air dari dalam sumur menggunakan katrol.

Contoh Soal Pesawat Sederhana dan Pembahasannya

Contoh soal pesawat sederhana dan pembahasannya dapat digunakan oleh siswa kelas 8 sebagai bahan belajar untuk memperdalam penguasaan materi mengenai pesawat sederhana.

Untuk mempelajari dan mengerjakan berbagai contoh soal mengenai materi Pesawat Sederhana kelas 8 beserta pembahasannya, para siswa dapat mengaksesnya melalui link di bawah ini:

Link Contoh Soal Pesawat Sederhana

Berikut disajikan beberapa contoh soal Pesawat Sederhana kelas 8

1. Seseorang hendak mengangkat sebuah beban dengan memakai katrol tunggal bergerak. Jika berat beban tersebut 1.000 N, maka besar gaya yang harus diberikan orang tersebut adalah ....

A. 600 N

B. 500 N

C. 250 N

D. 100 N

Jawaban: B

Pembahasan:

Katrol tunggal bergerak berfungsi mengalihkan gaya tetapi tidak mengubah arah gaya.

Keuntungan mekanis katrol bergerak yaitu 2.

Sehingga, keuntungan mekanis katrol dapat dihitung dengan rumus:

KM = w/F

KM = lF/lw

Keterangan:

KM = Keuntungan Mekanis

w = berat beban (N)

F = gaya atau kuasa (N)

lF = lengan kuasa (m)

lw = lengan beban (m).

Pada soal diketahui berat beban 1.000 N dan keuntungan mekanis untuk katrol bergerak adalah 2. Dengan demikian, gaya yang harus diberikan adalah:

KM = w/F

2 = w/F

2F = w

2F = 1.000 N

F = 1.000/2 N

F = 500 N

2. Seorang petugas hendak memindahkan sebuah beban dengan memakai bidang miring yang panjangnya 4,5 m. Jika berat beban 600 N dan tinggi bidang miring 1,5 m, maka besar kuasa yang harus diberikan petugas adalah ....

A. 100 N

B. 200 N

C. 300 N

D. 400 N

Jawaban: B

Pembahasan:

Diketahui:

w = 600 N

l = 4,5 m

h = 1,5 m

Ditanya: F = ... ?

Keuntungan mekanis :

KM = l/h

KM = 4,5/1,5

KM = 3

Besar kuasa yang harus diberikan:

KM = w/F

3 = 600/F

3F = 600

F = 600/3

F = 200 N

3. Seorang murid akan memindahkan sebuah kerikil yang beratnya 600 N dengan memakai tuas. Jika tuas diatur sedemikian rupa sehingga panjang lengan beban 1,5 m dan panjang lengan kuasa 3 m, maka kuasa yang harus diberikan murid itu adalah....

A. 400 N

B. 300 N

C. 200 N

D. 150 N

Jawaban: B

Pembahasan:

Diketahui:

w = 600 N

lw = 1,5 m

lf = 3 m

Ditanya: F = ... ?

Keuntungan mekanis tuas yang digunakan:

KM = lf/lw

KM = 3/1,5

KM = 2

Kuasa yang harus diberikan:

KM = w/F

2 = 600/F

2F = 600

F = 600/2

F = 300 N

4. Suatu peti peralatan berat akan dinaikkan dengan menggunakan papan sebagai bidang miring. Tinggi lintasannya adalah 2,5 m, agar gaya dorong setengah dari berat peti sesungguhnya, maka harus disediakan papan dengan panjang...

A. 5,0 m

B. 7,5 m

C. 10,0 m

D. 12,5 m

Jawaban: A

Pembahasan:

Diketahui:

h = 2,5 m

F = 0,5 W

s =.....

Rumus bidang miring:

s = h/F x w

s = 2,5/0,5 w x w

s = 2,5/0,5

s = 5,0 m

5. Seorang pegawai ingin memindahkan kotak yang beratnya 500 N ke atas truk dengan menggunakan bidang miring yang jaraknya 3m. Bila tinggi truk 1,5 m berapa besar gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak tersebut?

A. 125 N

B. 250 N

C. 500 N

D. 1500 N

Jawaban: B

Pembahasan:

Diketahui:

w = 500 N

h = 1,5 m

s = 3 m

Ditanya: F =.....?

Menentukan gaya yang diperlukan pada bidang miring:

F = h/s x w

F = 1,5/3 x 500

F = 250 N