Bagaimana cara menghitung keuntungan mekanis?

Cara menghitung keuntungan mekanik pengungkit adalah dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa, sedangkan panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban.

KM = keuntungan mekanik

1. Sebuah batu dengan berat 500 N dipindahkan dengan memanfaatkan sebuah tuas yang diberi gaya sebesar 200 N. Lengan kuasa adalah sepanjang 50 cm.Hitunglah:a. jarak antara beban ke titik tumpu tuasb. besar keuntungan mekanis yang didapatkan

   Penyelesaian:

   Diketahui:

   Fb = 500 NFk = 200 NLk = 50 cm = 0,5 m

   Ditanyakan: a). Lb

                         b). KM

   Jawab: (a)

   Fb x Lb = Fk x LkLb     = (Fk x Lk):Fb          = (200 x 0,5) : 500          = 100 : 500          = 0,2 m = 20 cmJadi untuk pertanyaan (a), jarak antara beban ke titik tumpu tuas adalah sebesar 20 cm.

   Jawab: (b)

   KM = Fb : Fk = Lk : Lb (kita pilih salah satu saja yang mudah)       = 500 : 200       = 2,5

   Jadi untuk pertanyaan (b),  keuntungan mekanis yang didapatkan adalah sebesar 2,5



2. Sebuah benda diangkat menggunakan tuas dengan gaya sebesar 15 N. Jika panjang lengan beban 100 cm dan panjang lengan kuasa adalah 20 cm, hitunglah berat benda yang diangkat. Hitung pula keuntungan mekanik yang didapatkan.

   Penyelesaian:

   Diketahui:

   Fk = 15 NLk = 20 cm = 0,2 mLb = 100 cm = 1 m

   Ditanyakan: a). Fb

                         b). KM

   Jawab:

   
   
   
   Fb : Fk = Lk : LbFb : 15 = 0,2 : 1

         Fb  = (0,2 : 1) x 15

   
               = 0,2 x 15            = 3Jadi untuk pertanyaan (a), berat benda yang diangkat adalah sebesar 3 NKeuntungan mekanisnya adalah= Lk : Lb                                                    = 0,2 : 1                                                    = 0,2

   Jadi untuk pertanyaan (b),  keuntungan mekanis yang didapatkan adalah sebesar 0,2

Katrol tetap tunggal adalah satu katrol yang ditambatkan pada tempat tertentu sehingga posisinya tetap. Katrol ini tidak dapat bergerak bebas. Tujuan katrol tetap adalah untuk mempermudah melakukan usaha dengan cara mengubah arah gaya, dan tidak berfungsi melipatgandakan besar gaya. Perhatikan gambar katrol tunggal tetap berikut ini:

Pada katrol tetap berlaku rumus tuas, yaitu:

Karena lengan beban sama dengan lengan kuasa (lb = lk = jari-jari katrol), maka gaya kuasa sama dengan beban yang diangkat, dirumuskan w = F

Keuntungan mekanik (KM) didefinisikan sebagai perbandingan antara beban (w) yang ditanggung dengan kuasa (F) yang harus dilakukan. 

Dengan demikian, keuntungan mekanis katrol tunggal tetap adalah 1.

Artikel ini membahas tentang apa itu tuas dan keuntungan mekanis tuas.

Salah satu pesawat sederhana adalah tuas atau pengungkit. Apakah lo pernah melihat jungkat-jungkit? Atau pinset? Staples? Ya, semua alat itu adalah alat-alat yang termasuk ke dalam contoh tuas/pengungkit. Melalui artikel ini, gue akan memberi cara menghitung keuntungan mekanis tuas, tapi sebelum itu, seperti biasa, ada beberapa hal yang perlu lo tahu dulu.

Apa itu pesawat sederhana?

Pesawat sederhana (simple machine) adalah alat yang bisa mempermudah kehidupan manusia dan hanya berlaku untuk hal-hal sederhana. Konsep dari pesawat sederhana adalah mengubah besar atau arah gaya ya. 

Tuas / Pengungkit

Pertama, lo harus tahu definisinya dulu ya, apa itu tuas/pengungkit? Tuas atau pengungkit (lever) adalah pesawat sederhana yang berbentuk batang keras yang dapat memutari suatu titik.

Load = Beban
Effort = Usaha
Beam = Papan penyangga / balok
Resistance arm = Lengan beban
Effort arm = Lengan usaha
Fulcrum = Titik tumpu

Bisa lo lihat gambar di atas, kalau misalnya kita letakkan batu 5kg di sisi sebelah kiri dalam keadaan ada batu 5kg di sebelah kanan, yang terjadi akan tetap seimbang.

Tetapi jika diletakkan batunya 10kg dan satunya 5kg, menjadi tidak seimbang, akan ada yang jatuh dan ada yang naik.

Lalu kalau penyangganya dipindahkan, batu diletakkan 5 kg juga, supaya bisa seimbang, batu yang di sebelahnya harus berapa? Tentunya harus kurang dari 5 kg ya. Karena di situ lengannya lebih panjang daripada satu laginya, maka dari itu, untuk menyeimbangkan posisinya, perlu kurang dari 5kg.

Contoh lainnya, kalau ingin mengangkat batu yang beratnya 5kg maka kita butuh gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat batu. 

Berat batu = W = m x g = 5 x 10 = 50 N

F = gaya kuasa (N)

Untuk mengangkat batu yang beratnya 5kg, minimal gaya kuasanya sebesar 50N untuk mengangkat batu tersebut ke atas.

Apa saja sih fungsi dari tuas?

1. Mengubah arah gaya (kita kalau membuat ke atas itu harusnya diangkat, tetapi ini bisa dengan membuat gaya ke arah bawah, dan itu lebih gampang) jadi yang tadinya butuh gaya ke atas, dia ke bawah jadinya.
2. Mengubah besar gaya, yang tadinya butuh 50N ke atas, tapi di sisi lainnya butuh kurang dari 50N.

Tuas ini dibagi menjadi 3 jenis:

1. Tuas jenis 1 dengan susunan titik tumpu diantara titik beban dan titik usaha.

Contohnya: gunting dan tang.

1. Tuas jenis 2 dengan susunan titik beban di antara titik tumpu dan titik usaha.

Contohnya: gerobak dorong, pembuka kaleng, dan pemecah kemiri.

1. Tuas jenis 3 dengan susunan titik usaha di antara titik tumpu dan titik beban.

Contohnya: sapu dan alat memancing.

Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara beban dan upaya atau perbandingan lengan upaya dan lengan beban.

KM = Lk / Lb

KM = Keuntungan MekanisLk = Lengan kuasa

Lb = Lengan beban