Cara Mencari Keuntungan Mekanis Pengungkit

Pengungkit atau tuas adalah sebuah batang yang dapat diputar di sekitar titik tumpu. Jika ujung tuas yang satu diungkit ke bawah, maka ujung yang lain akan memberikan dorongan ke atas. Perhatikan gambar di bawah ini.

 

Gambar di atas merupakan contoh pengungkit sederhana. Sistem kerja pengungkit atau tuas terdiri atas lima komponen, yaitu beban, lengan beban, titik tumpu, kuasa, dan lengan kuasa.

• Beban adalah benda yang akan dipindahkan atau dicabut.
• Lengan beban adalah jarak antara gaya beban dengan titik tumpu.
• Titik tumpu adalah benda yang menjadi tumpuan atau penahan supaya sistem tuas atau pengungkit bisa berkerja
• Kuasa adalah gaya yang diberikan untuk memindahkan atau mencabut benda.
• Lengan kuasa adalah jarak antara gaya kuasa dengan titik tumpu.

 

Ingatlah kembali bahwa usaha adalah perkalian antara gaya dengan jarak saat gaya bekerja. Dalam sistem pengungkit ada dua usaha yang terjadi yakni usaha oleh manusia dengan memberikan gaya dan usaha oleh benda akibat dari berat benda.

 

Usaha yang dilakukan oleh manusia merupakan perkalian antara lengan kuasa dengan kuasa atau gaya yang diberikan, yang dapat ditulis dengan persamaan:

W = F_k.L_k

 

Sedangkan usaha yang dilakukan oleh beban merupakan hasil perkalian antara berat benda dengan lengan beban, yang dapat dirumuskan dengan persamaan:

W = w.L_b

 

Pada sistem pengungkit atau tuas, usaha yang dilakukan oleh manusia sama dengan usaha yang dilakukan oleh beban, sehingga sistem pengungkit atau tuas dapat dirumuskan dengan persamaan:

F_k.L_k = w.L_b   ....................(*)

 

Dengan:

F_k = gaya yang dikeluarkan (N)

L_k = lengan kuasa (m)

w = berat benda (N)

L_b = lengan beban (m)

 

Jika persamaan (*) diubah akan menjadi seperti berikut:

w/F_k = L_k/L_b

 

Nah, perbandingan antara berat benda dengan kuasa dan perbandingan lengan kuasa dengan lengan beban disebut dengan keuntungan mekanis. Jadi, cara mencari keuntungan mekanis pengungkit atau tuas dapat dilakukan dengan dua cara yakni:

• Membagi antara berat benda dengan gaya yang kita berikan (kuasa), yang dapat ditulis dengan persamaan:

Km = w/F

 

• Membagi antara lengan kuasa dengan lengan beban, yang dapat dituliskan dengan persamaan:

Km = L_k/L_b

 

Untuk memantapkan pemahaman kamu tentang cara mencari keuntungan mekanis tuas atau mengungkit, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

 

Contoh Soal 1

Sebuah batu besar seberat 1.000 N akan digulingkan menggunakan tuas sepanjang 5 m, lengan bebannya 1 meter. Hitunglah besar gaya yang harus diberikan dan keuntungan mekais tuas tersebut!

 

Penyelesaian:

w = 1.000 N

p = 5 m

L_b = 1 m

 

Panjang lengan kuasa yakni:

L_k = p - L_b

L_k = 5 m – 1 m

L_k = 4 m

 

Besar gaya yang harus diberikan yakni:

F x L_k = w x L_b

F x 4 m = 1.000 N x 1 m

F = 1000/4 N

F = 250 N

 

Keuntungan mekanis tuas dapat dicari dengan dua cara.

Cara 1:

Km = w/F

Km = 1000 N/250 N

Km = 4

 

Cara 2:

Km = Lk/Lb

Km = 4 m/1 m

Km = 4

Baik dengan cara 1 maupun cara 2 akan menghasilkan keuntungan mekanis yang sama yakni 4.

 

 

Contoh Soal 2

Seorang anak menggunakan sebatang besi untuk mengangkat tutup lubang got yang

beratnya 65 N. Panjang lengan kuasa pengungkit itu 60 cm. Sedangkan panjang lengan beban 10 cm. Berapakah keuntungan mekanik batang itu?

 

Penyelesaian:

w = 65 N

L_k = 60 cm

L_b = 10 cm

 

Keuntungan mekanis yakni:

Km = L_k/L_b

Km = 60 cm/10 cm

Km = 6

 

Contoh Soal 3

Sebuah batu yang beratnya 500 N dipindahkan menggunakan sebuah tuas dengan gaya sebesar 200 N. Bila lengan kuasa 50 cm, hitunglah:

a. jarak antara beban ke titik tumpu tuas

b. keuntungan mekanis yang diperoleh

 

Penyelesaian:

w = 500 N

F = 200 N

L_k = 50 cm

 

a. jarak antara beban ke titik tumpu tuas merupakan lengan beban, maka:

F x L_k = w x L_b

200 N x 50 cm = 500 N x L_b

10.000 N.cm = 500 N x L_b

L_b = 10.000 N.cm/500 N

L_b = 20 cm

 

b. keuntungan mekanis yang diperoleh yakni:

Km = w/F

Km = 500 N/200 N

Km = 2,5

 

atau:

Km = L_k/L_b

Km = 50 cm/20 cm

Km = 2,5

 

Contoh Soal 4

Sebuah benda diangkat dengan gaya 15 N menggunakan tuas. Jika panjang lengan kuasa 100 cm dan panjang lengan beban adalah 20 cm, tentukanlah keuntungan mekanis tuas!

 

Penyelesaian:

F = 15 N

L_b = 100 cm

L_k = 20 cm

 

Keuntungan mekanis tuas yakni:

Km = L_k/L_b

Km = 100 cm/20 cm

Km = 5

 

Contoh Soal 5

Sebuah kotak peti dengan massa 100 kg akan diangkat dengan menggunakan tuas yang panjangnya 2 m, jika panjang lengan beban adalah 40 cm, tentukanlah keuntungan mekanis tuas!

 

Penyelesaian:

m = 100 kg

p = 2 m = 200 cm

L_b = 40 cm

 

Cari terlebih dahulu panjang lengan kuasa yakni:

L_k = p - L_b

L_k = 200 cm – 40 cm

L_k = 160 cm

 

Keuntungan mekanis pengungkit yakni:

Km = L_k/L_b

Km = 160 cm/40 cm

Km = 4

 

Bagaimana? Mudah bukan? Jika ada kendala dalam memahami cara mencari keuntungan mekanis pengungkit, silahkan tanyakan di kolom komentar.

 

 

 

 

TOLONG DIBAGIKAN YA :