Contoh Soal Dan Pembahasan Tuas atau Pengungkit

Untuk menjawab soal ini Anda harus paham dengan konsep tuas, karena ada tiga jenis tuas atau pengungkit. Tiap-tiap jenis tuas memiliki keuntungan mekanis yang berbeda-beda. Kalau Anda sudah paham coba pelajari contoh soal berikut ini.

Contoh Soal 1

Untuk mengangkat beban 1.000 N digunakan tuas yang panjangnya 300 cm dan lengan beban 50 cm. Hitunglah gaya yang diperlukan mengangkat beban tersebut!

Penyelesaian:

Soal ini merupakan tuas jenis pertama, di mana titik tumpu berada di antara beban dan kuasa. Maka:

w = 1.000 N

lb = 50 cm

Jika panjang tuas dan panjang lengan beban (lb) diketahui maka panjang lengan kuasa (lk) dapat dicari dengan cara mengurangkan panjang tuas dengan lengan kuasa. Maka:

lk = 300 cm - lb

lk = 300 cm - 50 cm

lk = 250 cm

Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban yakni:

w . lb = F . lk

1.000 N . 50 cm = F . 250 cm

F  = 1.000 N . 50 cm/250 cm

F = 200 N

Contoh Soal 2

Sebuah linggis yang panjangnya 1,5 m digunakan untuk mencabut paku yang tertancap disebuah tembok. Linggis ditumpu 25 cm dari paku yang akan di cabut. Untuk melepaskan paku dari tembok diperlukan gaya sebesar 9,4 x 10⁴ N. Berapa gaya lekat paku pada kayu? Berapa keuntungan mekanisnya?

Penyelesaian:

Contoh Soal 2 ini cara pengerjaannya sama seperti contoh soal 1. Soal ini merupakan tuas jenis pertama, di mana titik tumpu berada di antara beban dan kuasa. Maka diketahui:

Fk = 9,4 x 10⁴ N

lb = 25 cm

panjang linggis = 1,5 m = 150 cm

Panjang lengan kuasa dapat dicari yakni dengan cara mengurangkan panjang linggis dengan lengan beban, maka:

lk = panjang linggis - lb

lk = 150 cm - 25 cm

lk = 125 cm

Gaya lekat paku pada kayu yakni:

Fb . lb = F . lk

Fb . 25 cm = 9,4 x 10⁴ N . 125 cm

Fb = 9,4 x 10⁴ N . 125 cm/25 cm

Fb = 4,7 x 10⁵ N

Keuntungan mekanis pengungkit atau tuas yakni:

KM = Fb/Fk

KM = lk/lb

KM = 125 cm/25 cm

KM  = 5

Contoh Soal 3

Dua orang anak yaitu Budi dan Iwan diberikan sebuah roda dan papan yang panjangnya 3 m yang akan digunakan untuk mengangkat sebuah benda yang massanya 30 kg (jika percepatan gravitasi ditempat tersebut 10 m/s²). Budi menyusun papan tersebut seperti gambar (a) sedangkan iwan menyusun papan tersebut seperti gambar (b) di bawah ini. 

Siapa yang memerlukan gaya paling kecil unuk mengangkat benda tersebut? Jelaskan! Berapa keuntungan mekanis masing-masing sistem?

Penyelesaian:

Untuk mengetahui siapa yang memerlukan gaya paling kecil, harus dicari gaya angkat untuk masing-masing sistem. Untuk sistem gambar (a) merupakan tuas atau pengungkit jenis pertama, di mana titik tumpu berada di antara beban dan kuasa, maka:

m = 30 kg

lb = 1 m

lk = 2 m

g = 10 m/s²

Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban yakni:

w . lb = F . lk

m . g . lb =  F . lk

30 kg. 10 m/s². 1 m = F . 2 m

300 N.m = F . 2 m

F = 300 N.m/2 m

F = 150 N

Keuntungan mekanis untuk sistem (a) yakni:

KM = w/F

KM = 300 N/150 N

KM = 2

Untuk sistem gambar (b) merupakan tuas atau pengungkit jenis kedua, di mana beban berada di antara titik tumpu dan kuasa, maka:

m = 30 kg

lb = 1 m

lk = 3 m

g = 10 m/s²

Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban yakn:

w . lb = F . lk

m . g . lb =  F . lk

30 kg. 10 m/s². 1 m = F . 3 m

300 N.m = F . 3 m

F = 300 N/3

F = 100 N

Keuntungan mekanis untuk sistem (b) yakni:

KM = w/F

KM = 300 N/100 N

KM = 3

Jadi, yang mengeluarkan gaya paling kecil adalah Iwan yaitu 100 N sedangkan Budi mengeluarkan gaya 150 N. Keuntungan mekanis untuk sistem gambar (a) adalah 2, sedangkan keuntungan mekanis untuk sistem gambar (b) adalah 3.

Contoh Soal 4

Sebuah lampion memiliki massa 0,5 kg digantung dengan menggunakan kayu dengan panjang 1 m dan masanya diabaikan, seperti gambar di bawah ini.

Hitunglah gaya angkat F minimal agar lampion agar lapion tidak jatuh (jika percepatan gravitasi ditempat tersebut 10 m/s²)!

Penyelesaian:

Soal ini merupakan tuas jenis ketiga, di mana kuasa berada di antara beban dan titik tumpu. Maka:

m = 0,5 kg

g = 10 m/s²

lb = 1 m  

lk = 0,8 cm

Gaya angkat yang diperlukan yakni:

w . lb = F . lk

m . g . lb = F . lk

0,5 kg . 10 m/s² . 1 m = F . 0,8 cm

F  = 5 N.m/0,8 cm

F = 6,25 N

Jadi gaya angkat F minimal yang harus dikeluarkan agar lampion tidak jatuh adalah 6,25 N

Demikianlah beberapa contoh soal tentang tuas atau pengungkit, semoga contoh soal di atas mampu memantapkan pemahaman Anda mengenai tuas atau pengungkit.

TOLONG DIBAGIKAN YA :