0

Modul

Pendidikan Fisika – Universitas Jember

Tim Penyusun : Anis Dwi Masinta (140210102054) Moh. Ikbal Fathoni

(140210102106) Denintya Sari (140210102109)

LEMBAR KERJA SISWA (LKS)

PESAWAT SEDERHANA

A. STANDAR KOMPETENSI

Memahami peranan usaha, gaya, dan energi dalam kehidupan sehari-hari

B. KOMPETENSI DASAR

5.4 Melakukan percobaan tentang pesawat sederhana dan penerapannya dalam

kehidupan sehari-hari.

C. INDIKATOR

Setelah pembelajaran ini diharapkan:

Siswa dapat mengetahui contoh pesawat sederhana dalam kehidupan sehari –

hari.

Siswa dapat memahami konsep dasar dari pesawat sederhana tentang

pengungkit, bidang miring, katrol dan roda berporos.

Siswa dapat menerapkan konsep dasar pesawat sederhana dalam kehidupan

sehari – hari.

1

Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah alat sederhana untuk memudahkan pekerjaan manusia.

Dengan pesawat sederhana, kita akan lebih mudah melakukan sebuah usaha tanpa susah

payah. Misalnya saja, untuk mengambil paku yang tertancap ditembok kita bisa

menggunakan linggis untuk mencabutnya dengan mudah.

Macam-macam pesawat sederhana :

A. Pengungkit

Pengungkit biasa disebut juga tuas. Pengungkit terdiri dari 3 bagian yaitu : titik tumpu

atau titik fulkrum (tempat barang ditumpu atau diputar), titik beban (bagian bekerjanya

beban), dan titik kuasa (bagian dimana bekerjanya gaya).

Jenis-jenis pengungkit :

Pengungkit Jenis Pertama

Pengungkit jenis pertama yaitu letak titik tumpu berada diantara beban dan kuasa.

Salah satu contoh dari jenis pertama ini adalah jungkat-jungkit.

Jika kamu dan teman kamu sedang bermain jungkat-jungkit, kamu pasti merasa

sulit dan berat untuk menjungkit teman kamu apabila jarak teman kamu ke titik

tumpu sangat jauh. Sebaliknya, kamu pasti merasa lebih ringan untuk menjungkit

teman kamu jika jarak teman kamu ke titik tumpu lebih dekat. Oleh sebab itu,

letak jarak titik kuasa, titik tumpu dan titik bebannya harus disesuaikan.

Contoh lain dari pengungkit jenis pertama, yaitu : linggis dan gunting.

Gambar jungkat-jungkit

Pengungkit jenis kedua

Pengungkit jenis kedua ini letak titik bebannya berada diantara titik tumpu dan

titik kuasa. Salah satu contoh dari jenis kedua ini adalah gerobak dorong satu roda

yang digunakan pada bangunan.

Pada saat kita mengangkat batu bata dengan menggunakan gerobak dorong satu

roda, kita pasti merasa berat jika gagang pendorongnya terlalu pendek. Itu

dikarenakan jarak titik kuasa dan titik beban terlalu dekat. Sebaliknya jika gagang

pendorongnya panjang kita pasti akan merasa lebih ringan mendorongnya. Hal ini

dikarenakan jarak titik kuasa dan titik beban terletak sangat jauh. Tetapi, apabila

jarak titik kuasa dan titik beban terletak sangat jauh juga dapat menyulitkan dalam

penggunaannya. Oleh sebab itu, jarak antara titik kuasa dan dan titik beban harus

disesuaikan. Contoh lain dari pengungkit jenis kedua, yaitu : pembuka botol, alat

pemecah kemiri, alat pemecah kepiting dan masih banyak lagi.

Pengungkit jenis ketiga

Pengungkit jenis ketiga yaitu letak titik kuasa berada diantara titik tumpu dan titik

beban. Contoh dari pengungkit jenis ketiga, yaitu: orang yang sedang mengangkat

pasir dengan menggunakan sekop, pada saat kita mengangkat sendok ke mulut,

mengangkat sampah dengan serokkan sampah dan masih banyak lagi.

Rumus pesawat sederhana jenis tuas adalah

Fk × lk = Fb × lb

Keterangan : Fk = gaya kuasa (N) Lb = lengan beban (m) Fb = gaya beban atau berat benda (N) Lb = lengan beban

Keuntungan mekanis benda adalah:

KM = Fb / Fk atau KM = Lk /Lb

KM = Keuntungan mekanis, tidak mempunyai satuan.

B. Bidang Miring

Bidang Miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut, yang bukan

sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Contoh dari bidang miring adalah

tangga, papan miring untuk menaikkan drum ke bak truk, sekrup, dan lainnya.

1

Pada bidang miring berlaku rumus :

F x S = W x h atau F = W x h/S

Keterangan :

F : kuasa / gaya (N)

h : tinggi kemiringan (m)

S : panjang lintasan kemiringan (m)

W : berat beban (N)

Keuntungan mekanis bidang miring :  

C. Katrol

Katrol adalah sebuah roda yang sekelilingnya diberi tali dan dipakai untuk

mempermudah pekerjaan manusia.

Saat kita mengangkat barang dengan menggunakan katrol, maka kita akan merasa

lebih ringan apabila jumlah katrol yang kita gunakan semakin banyak.

Jadi, katrol bisa disusun dengan berbagai jenis susunan, yaitu : katrol tetap, katrol

bebas dan katrol majemuk.

Katrol Tetap

Katrol tetap adalah katrol yang dipasang tetap pada suatu titik. Biasanya

digunakan untuk mengubah arah gaya yang kita keluarkan. Contohnya : katrol

untuk mengambil air di sumur, kerekan burung, katrol yang digunakan untuk

mengangkut barang pada bangunan dan kerekan bendera.

Gambar contoh katrol tetap

Pada katrol tetap, titik tumpu terletak pada sumbu katrol artinya jarak antara titik

beban ke titik tumpu sama dengan jarak antara kuasa ke titik tumpu. Dengan

demikian maka panjang lengan beban sama dengan panjang lengan kuasa.

Karena lengan beban sama dengan lengan kuasa, maka keuntungan mekanik pada

katrol tetap adalah :

2

Jadi, keuntungan mekanik katrol tetap adalah 1. Keuntungan lain dari katrol tetap

adalah mengubah arah gaya dari gaya angkat menjadi gaya tarik ke bawah.

Katrol Bebas

Berbeda dengan katrol tetap, katrol bebas bisa bergerak. Katrol ini tidak

mengubah arah gaya yang kita keluarkan. Contohnya : alat pengangkut peti kemas

di dermaga, alat pengangkut bahan bangunan pada pembangunan gedung

bertingkat.

Pada katrol bebas berlaku :

F = ½ W

Keuntungan mekanik dari katrol bebas dapat dicari melalui rumus :

Katrol majemuk

Katrol majemuk adalah susunan katrol yang terdiri lebih dari satu

katrol.Contohnya : Pada mobil derek dan peralatan pemanjat tebing.

Gambar contoh katrol majemuk dan penggunaannya

Pada katrol majemuk berlaku :

D. Roda berporos

Roda berporos merupakan roda yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat

berputar bersama-sama. Salah satu contoh roda adalah roda sepeda yang biasa kita

naiki.

Kegunaan :

3

Untuk menggeser benda agar lebih ringan.

Untuk memperkecil gaya gesek antara dua benda.

Jenis-jenis roda :

Roda Setali

Roda setali, yaitu dua buah roda atau lebih yang dihubungkan dengan tali.

Contohnya : roda sepeda yang dihubungkan dengan rantai.

Roda Sepusat

Roda sepusat, yaitu dua buah roda atau lebih yang memiliki pusat yang sama.

Contohnya : Roda pada mobil truk.

Roda Bersinggungan

Roda bersinggungan, yaitu dua buah roda atau lebih yang saling bersinggungan

satu sama lain. Contohnya : Roda pada bagian dalam jam.

JALAN MASUK UNTUK SETIAP ORANG

Jika kamu berada di kursi roda atau tidak mampu menaiki tangga,

mampukah kamu memasuki rumah atau sekolahmu dan berkeliling di dalamnya?

Seharusnya setiap bangunan dapat dimasuki oleh setiap orang, termasuk yang

mengendarai kursi roda. Dalam percobaan ini, kamu akan menggunakan pesawat

sederhana untuk merancang rumah, sekolah, atau kantor-kantor yang dapat

dimasuki oleh pengendara kursi roda.

Masalah :

Bagaimanakah kamu memanfaatkan

pesawat sederhana untuk membuat

sebuah gedung yang dapat dimasuki

oleh pengendara kursi roda?

Tujuan :

1. Mampu menerapkan pesawat

sederhana dalam perancangan

pembangunan gedung.

2. Mampu menjelaskan maksud

Merancang Percobaan...

Persiapan...

4

Merumuskan Hipotesis :

Curahkan ide-ide bersama kelompok-

mu dan buatlah sebuah hipotesis

tentang bagaimana kamu dapat

menyelesaikan masalah di atas.

penggunaan tiap-tiap pesawat

sederhana, termasuk keuntungan

mekaniknya.

Bahan yang Mungkin Diperlukan :

kertas manila

penggaris

pensil

spidol

1. Buatlah kesepakatan tentang jenis gedung yang hendak kalian rancang. Buatlah

diagram kasar gedung itu dengan pensil pada kertasmu.

2. Hasilkan paling tidak tiga hal yang membantu bangunanmu dapat dimasuki dan

mudah digunakan oleh pengendara kursi roda. Dua diantaranya harus

menggunakan pesawat sederhana.

3. Lihatlah pesawat sederhana yang lebih mendetil pada materi diatas.

4. Dalam diagrammu, buatlah sketsa pula bagaimana dan di mana tiga bantuan itu

digunakan

1. Gambarlah rancangan final sejelas-jelasnya pada

kertas manila.

2. Yakinlah kamu telah memberi label (tanda) pada

hal yang membantu pengendara kursi roda.

Diskusikan apa guna tiap pesawat sederhana pada

rancanganmu. Siapkan untuk mempresentasikan

rancanganmu di muka kelas.

Merancang Percobaan...

Melakukan Percobaan...

Selanjutnya...

Lakukan pengamat-an pada bangunan di sekitarmu. Adakah rintangan yang mem-buat orang berkursi roda tidak dapat memasukinya? Hal-hal apa yang seharusnya kamu amati? Kamu dapat mengamati empat kelompok bangunan: rumah, sekolah, bangunan swasta, dan bangunan pemerintah.

5

Analisis dan Penerapan

1. Komunikasikan rancanganmu di kelas dan analisislah rancangan kelompok lain.

Bantuan apa yang sering digunakan?

2. Temukan paling sedikit dua pesawat sederhana pada kursi roda dan diskusikan

dimana pesawat itu ditemukan di kursi roda.

3. Rancanganmu adalah gedung baru yang dapat dimasuki oleh pengendara kursi

roda. Simpulkan apakah metodemu dapat digunakan pada gedung lama sehingga

pengendara kursi roda dapat memasukinya.

A. Pilihlah jawaban yang benar !

1. Perhatikan gambar berikut ini.

                

Gambar diatas merupakan contoh alat yang menggunakan prinsip…

a. pengungkit

b. bidang miring

c. katrol

d. roda berporos

2. Jalan-jalan di daerah pegunungan dibuat melingkar dengan tujuan…

a. memperkecil usaha yang dilakukan kendaraan

b. mempermudah usaha yang dilakukan kendaraan

c. memperbesar usaha yang dilakukan kendaraan

d. mengurangi gesekan antara jalan dan kendaraan

3. Besar gaya yang diperlukan untuk menaikkan balok ke titik B sebesar....

                

Latihan Soal...

6

a. 125 N

b. 250 N

c. 500 N

d. 1000 N

4. Pengungkit yang titik bebannya terletak di antara titik tumpu dan titik kuasa

terdapat pada…

a. jungkat – jungkit

b. sekop

c. pintu berengsel

d. pembuka botol

5. Perhatikan gambar berikut.

Manakah yang merupakan prinsip kerja bidang miring …

a. 1 dan 3

b. 1 dan 4

c. 2 dan 3

d. 3 dan 4

6. Katrol yang biasa kita gunakan untuk mengerek bendera adalah…

a. katrol tetap

b. katrol bebas

c. katrol majemuk

d. katrol gabungan

7. Perhatikan gambar dibawah ini !

7

Berapakah besar kuasa yang harus diberikan…

a. 1000 N

b. 2000 N

c. 2500 N

d. 3000 N

8. Perhatikan gambar di bawah ini ! 

Urutan letak titik tumpu, beban dan kuasa yang benar adalah...

a. 1, 2, dan 3

b. 1, 3, dan 2

c. 2, 1. dan 3

d. 2, 3, dan 1

9. Perhatikan gambar di samping !

Jenis pesawat sederhana yang paling tepat digunakan adalah....

a. bidang miring

b. pengungkit golongan I

c. pengungkit golongan II

d. pengungkit golongan III

e.

10. Seorang menaikkan adonan semen beratnya 60 N ke atas bangunan dengan timba

( katrol tetap) . Maka gaya yang kita keluarkan untuk mengangkat benda tersebut

adalah ....

a. 25 N

b. 30 N

8

c. 60 N

d. 120 N

B.

B. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jawaban yang benar !

1. Untuk mengangkat beban 1.000 N digunakan tuas yang panjangnya 300 cm dan

lengan beban 50 cm. Hitunglah gaya yang diperlukan mengangkat mengangkat

beban tersebut !

2. Sebuah linggis yang panjangnya 1,5 m digunakan untuk mencabut paku yang

tertancap di sebuah 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 tembok ?

3. Dua orang anak yaitu Ahmad dan Dwi 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). Ahmad

menyusun papan tersebut seperti gambar (a) dan Budi menyusun papan seperti

gambar (b) di bawah ini :

9

a. Siapa yang memerlukan gaya paling kecil untuk mengangkat benda tersebut

? Jelaskan !

b. Berapa keuntungan mekanis masing-masing sistem ?

4. Sebuah lampion memiliki massa 0,5 kg digantung dengan menggunakan kayu yang

panjangnya 1 m dan massanya diabaikan seperti gambar berikut ini :

Hitunglah gaya angkat F minimal agar lampion tidak jatuh (percepatan gravitasi 10

m/s2)

10