20 Contoh Soal Bidang Miring dan Pembahasannya

Sesuai dengan namanya, bidang miring merupakan sebuah bidang miring yang digunakan untuk memindahkan sebuah benda ke ketinggian tertentu. Kita akan merasa lebih mudah memindahkan benda melalui bidang miring dibandingkan memindahkannya secara langsung ke ketinggian tertentu.

Contoh bidang miring

Bidang miring mampu memudahkan kita dalam melakukan usaha (kerja), maka bidang miring termasuk bagian dari pesawat sederhana.

 

 

Contoh Soal 1

Apa yang dimaksud dengan bidang miring?

 

Penyelesaian:

Bidang miring merupakan sebuah permukaan melandai yang digunakan untuk menaikan benda dengan tujuan untuk memudahkan kerja.

 

Contoh Soal 2

Mengapa memindahkan kotak melalui bidang miring lebih mudah daripada mengangkat secara langsung?

 

Penyelesaian:

Untuk memindahkan kotak melalui bidang miring maupun mengangkat secara langsung akan memerlukan usaha atau kerja yang sama. Usaha merupakan hasil kali antara gaya dengan perpindahan. Jika menggunakan bidang miring perpindahan yang kita lakukan lebih besar tetapi gaya yang kita keluarkan lebih kecil. Sedangkan jika kita mengangkat secara langsung gaya yang harus dikeluarkan lebih besar karena perpindahannya lebih kecil. Sehingga memindahkan kotak lebih mudah daripada mengangkat secara langsung.

 

Contoh Soal 3

Bagaimana meningkatkan keuntungan mekanik bidang miring? Jelaskan!

 

Penyelesaian:

Keuntungan mekanik bidang miring merupakan perbandingan antara panjang bidang miring dengan tinggi bidang miring. Untuk meningkatkan keuntungan mekanik bidang miring dapat dilakukan dengan memperpanjang bidang miring. Semakin panjang bidang miring, maka makin besar keuntungan mekaniknya.

 

Contoh Soal 4

Sebutkan alat-alat sederhana yang termasuk jenis bidang miring. Jelaskan pula cara kerjanya!

 

Penyelesaian:

Alat-alat sederhana yang termasuk bidang miring yakni sekrup dan baji. Sekrup adalah bidang miring yang diputarkan pada tabung secara spiral. Saat memutar sekrup, uliran seolah-olah menarik sekrup ke dalam kayu. Sebenarnya, bidang miring pada sekrup itu bergeser melalui kayu. Sedangkan baji adalah bidang miring dengan satu atau dua sisi miring. Benda-benda diam di suatu tempat saat baji melaluinya.

 

Contoh Soal 5

Kenapa jalan di daerah pegunungan dibuat berkelok-kelok dari bawah sampai atas? Jelaskan!

 

Penyelesaian:

Jalan di daerah pegunungan dibuat berkelok-kelok dari bawah sampai atas merupakan penerapan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari. Tujuannya agar gaya yang kita keluarkan lebih kecil dibandingkan jalannya lurus ke atas.

 

Contoh Soal 6

Apa perbedaan antara sekrup yang ulirnya rapat dan sekrup yang ulirannya agak jarang?

 

Penyelesaian:

Semakin rapat ulirnya sekrup maka interval ulir sekrup makin kecil dan keuntungan mekanisnya makin besar sehingga lebih memudahkan sekrup menancap ke dalam kayu atau tabung. Begitu juga sebaliknya, jika ulir sekrup agak jarang maka interval ulir sekrup makin besar sehingga keuntungan mekanisnya makin kecil.

 

Contoh Soal 7

Sebuah sekrup mempunyai panjang 12 cm yang terbagi atas 48 uliran. Jari-jari sekrup itu 1,4 cm. Jika π = 22/7, maka berapa keuntungan mekanis sekrup tersebut?

 

Penyelesaian:

p = 12 cm

n = 48

r = 1,4 cm

π = 22/7

 

interval sekrup yakni:

d = p/n

d = 12 cm/48

d = 0,25 cm

 

Keuntungan mekanis sekrup yakni:

Km = 2πr/d

Km = 2(22/7)(1,4 cm)/(0,25 cm)

Km = (8,8 cm)/(0,25 cm)

Km = 35,2

Jadi keuntungan mekanis sekrup tersebut adalah 35,2

 

Contoh Soal 8

Kotak seberat 10.000 N akan dipindahkan ke dalam bak mobil menggunakan sebuah bidang miring sepanjang 5 m. Jika tinggi bak mobil dari tanah 1 m, berapa usaha dan gaya yang diperlukan?

 

Penyelesaian:

w = 10.000 N

s = 5 m

h = 1 m

 

Usaha (W) merupakan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahan maka:

W = w.h

W = (10.000 N).(1 m)

W = 10.000 J

 

Usaha untuk memindahkan kotak melalui bidang miring maupun mengangkat secara langsung adalah sama, maka:

F.s = w.h

F. 5m = 10.000 N.1 m

F = 10.000 N/5

F = 2.000 N

Jadi, usaha dan gaya yang diperlukan untuk memindahkan kota tersebut adalah 10.000 J dan 2.000 N

 

Contoh Soal 9

Seorang pria akan memindahkan sebuah peti seberat 800 N dari tanah ke dalam truk. Ketinggian bak truk dari tanah adalah 1,5 m. Jika pria tersebut menggunakan sebuah papan dengan panjang 6 m untuk membuat bidang miring, hitunglah:

a. usaha yang dilakukan pria ini jika ia mengangkat secara langsung tanpa menggunakan bidang miring!

b. gaya yang diperlukan untuk memindahkan peti dengan bidang miring!

c. keuntungan mekanik jika ia menggunakan bidang miring untuk memindahkan peti tersebut!

 

Penyelesaian:

w = 800 N

h = 1,5 m

s = 6 m

 

a. usaha (W) yang dilakukan pria ini jika ia mengangkat secara langsung tanpa menggunakan bidang miring merupakan perkalian antara tinggi bak dengan berat benda, maka:

W = w.h

W = 800 N.1,5 m

W = 1.200 J

 

b. usaha yang diperlukan untuk memindahkan peti dengan bidang miring sama dengan usaha yang perlukan tanpa menggunakan bidang miring (mengangkat secara langsung), maka:

W = F.s

1.200 J = F.(6 m)

F = 1.200/6

F = 200 N

 

c. keuntungan mekanis bidang miring yakni:

Km = s/h

Km = (6 m)/(1,5 m)

Km = 4

 

Contoh Soal 10

Dengan menggunakan papan yang panjangnya 4 m, pekerja mengerahkan gaya 1250 N untuk memindahkan kotak ke langit-langit yang tingginya 2 m. Berapakah berat kotak itu?

 

Penyelesaian:

s = 4 m

F = 1250 N

h = 2 m

g = 10 m/s²

 

F.s = w.h

F.s = m.g.h

(1250)(4) = m(10)(2)

m = 5000/20

m = 250 kg

 

Contoh Soal 11

Kamu ditugasi untuk memindahkan kotak yang cukup berat ke rak 1 m di atas lantai. Ada tiga papan yang dapat kamu gunakan. Papan pertama panjangnya 2 m, papan kedua 2,5 m , dan papan ketiga 3 m. Papan manakah yang membuat kerjamu paling mudah? Mengapa?

 

Penyelesaian:

Papan yang membuat kerja paling mudah adalah papan paling panjang yaitu papan ketiga yang panjangnya 3 m karena semakin panjang papan maka keuntungan mekanisnya makin besar sehingga gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak makin kecil.

 

Contoh Soal 12

Seorang pedagang akan menaikkan barang yang baru saja dibelinya menuju ketinggian 1,5 m dari tanah. Untuk mempermudah memindahkan barang seberat 900 N itu, ia menggunakan bidang miring licin sepanjang 4,5 m. Hitunglah gaya dorong minimum yang diperlukan untuk menaikkan barang tersebut.

 

Penyelesaian:

h = 1,5 m

w = 900 N

s = 4,5 m

 

Gaya dorong minimum yang diperlukan yakni:

F.s = w.h

F.(4,5 m) = (900 N)(1,5 m)

F = (1350 Nm)/(4,5 m)

F = 300 N

 

Contoh Soal 13

Sebuah benda akan dinaikkan ke suatu tempat yang tingginya 2,5 m dari lantai menggunakan benda miring. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan adalah 3, tentukanlah panjang bidang miring yang diperlukan dan berat benda yang dinaikkan jika gaya dorong minimal yang harus diberikan adalah 1300 N.

 

Penyelesaian:

h = 2,5 m

Km = 3

F = 1300 N

 

Panjang bidang miring dapat dicari dengan menggunakan rumus keuntungan mekanis yakni:

Km = s/h

s = Km.h

s = (3).(2,5 m)

s = 7,5 m

 

Berat benda dapat dicari dengan menggunakan rumus usaha yakni:

F.s = w.h

1300.7,5 = w.2,5

w = 9750/2,5

w = 3900 N

 

Contoh Soal 14

Sebuah benda dengan berat 1800 N akan dinaikkan ke ketinggian 2,5 m. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan adalah 6, tentukanlah:

a. jarak yang ditempuh benda pada bidang miring

b. kuasa yang diperlukan untuk mendorong benda tersebut

 

Penyelesaian:

w = 1800 N

h = 2,5 m

Km = 6

 

a. Jarak yang ditempuh benda yakni:

Km = s/h

s = Km.h

s = 6(2,5 m)

s = 15 m

 

b. kuasa yang diperlukan untuk mendorong benda yakni:

F.s = w.h

F.(15 m) = (1800 N)(2,5 m)

F = (4500 Nm)/(15 m)

F = 300 N

 

Contoh Soal 15

Seseorang mendorong benda dengan menggunakan papan yang panjangnya 15 meter untuk dinaikan ke dalam sebuah truk yang tingginya 2,5 m. Jika benda tersebut massanya 30 kg dan g = 10 m/s², tentukanlah:

a. keuntungan mekanis bidang miring tersebut

b. gaya yang diperlukan untuk mendorong benda tersebut

c. usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda tersebut

 

Penyelesaian:

s = 15 m

h = 2,5 m

m = 30 kg

g = 10 m/s²

 

a. keuntungan mekanis bidang miring yakni:

Km = s/h

Km = 15 m/2,5 m

Km = 6

 

b. gaya yang diperlukan untuk mendorong benda yakni:

Km = w/F

F = mg/Km

F = (30 kg)(10 m/s²)/(6)

F = 50 N

 

c. usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda yakni:

W = F.s

W = (50 N)(15 m)

W = 750 J

 

Contoh soal 16

Sebuah benda dinaikan ke dalam truk dengan ketinggian 1,5 meter dan panjang papan 10 meter. Jika gaya yang digunakan dalam sistem tersebut sebesar 1000 N, tentukan massa benda yang dipindahkan.

 

Penyelesaian:

h = 1,5 m

s = 10 m

F = 1000 N

g = 10 m/s²

 

Massa benda yang dipindahkan yakni:

F.s = m.g.h

1000.10 = m.10.1,5

10000 = 15 m

m = 10000/15

m = 666,67 kg

 

Contoh Soal 17

Tentukan keuntungan mekanik bidang miring yang panjangnya 8 m dan tingginya 2 m!

 

Penyelesaian:

s = 8 m

h = 2 m

 

Keuntungan mekanik bidang miring yakni:

Km = 8m/2m

Km = 4

 

Contoh Soal 18

Papan sepanjang 3,6 m disandarkan pada bak mobil yang berada di 80 cm dari tanah. Papan itu digunakan untuk mendorong peti 90 kg dari tanah ke bak mobil. Berapa keuntungan mekanis dan gaya dorongnya?

 

Penyelesaian:

s = 3,6 m

h = 80 cm = 0,8 m

m = 90 kg

g = 10 m/s²

 

Keuntungan mekanis bidang miring yakni:

Km = s/h

Km = 3,6/0,8

Km = 4,5

 

Menaikan benda melalui bidang miring maupun diangkat secara langsung akan memerlukan usaha yang sama sehingga:

F.s = w.h

F.s = m.g.h

F.(3,6 m) = (90 kg).(10 m/s²).(0,8)

F = (720 Nm)/(3,6 m)

F = 200 N

Jadi, keuntungan mekanis dan gaya dorongnya adalah 4,5 dan 200 N

 

Contoh Soal 19

Sebuah papan sepanjang 4,8 m digunakan untuk mendorong peti 100 kg dari tanah ke bak mobil yang tingginya 1,2 m.  Tentukan:

a. gaya dorong minimal agar peti sampai di atas mobil

b. pertambahan panjang papan jika menginginkan gaya dorong 240 N.

 

Penyelesaian:

s = 4,8 cm

m = 100 kg

h = 1,2 m

g = 10 m/s²

 

a. gaya dorong minimal yakni:

F.s = w.h

F.s = m.g.h

F.4,8 = 100.10.1,2

F = 1200/4,8

F = 250 N

 

b. panjang papan yang diperlukan jika menginginkan gaya dorong 240 N yakni:

F.s = m.g.h

50.s = 100.10.1,2

s = 1200/240

s = 5 m

maka pertambahan panjang papan yakni 5 m – 4,8 m = 0,2 m.

 

Contoh Soal 20

Sebuah sekrup mempunyai panjang 5 cm dengan jari-jari sekrup itu 0,7 cm. Jika keuntungan mekanis sekrup tersebut 44, tentukan banyak ulir sekrup tersebut?

 

Penyelesaian:

p = 5 cm

r = 0,7 cm

Km = 44

π = 22/7

 

cari panjang interval sekrup yakni:

Km = 2πr/d

d = 2πr/Km

d = 2(22/7)(0,7)/44

d = 0,1 cm

 

Banyak ulir sekrup yakni:

d = p/n

n = p/d

n = 5 cm/0,1 cm

n = 50

Jadi, banyak ulir sekrup tersebut adalah 50 buah

TOLONG DIBAGIKAN YA :