TUAS DAN BIDANG MIRING

Tuas

Tuas atau pengungkit adalah semua benda yang keras dan dapat berputar dengan berpusat pada satu titik. Sistem tuas terdiri dari tiga bagian, yaitu beban, kuasa dan titik tumpu. Tempat dimana beban berada disebut dengan titik beban (w), tempat dimana gaya bekerja disebut dengan titik kuasa (F) dan tempat poros berputar disebut titik tumpu.

Jarak antara titik kuasa dengan titik tumpu disebut dengan lengan kuasa (lk) sedangkan jarak antara titik beban dengan titik tumpu disebut dengan lelang beban (lb). Pada tuas berlaku prinsip momen gaya (momen gaya akan dipelajari lebih detail pada bab dinamika rotasi) sebagai berikut.

Perbandingan antara berat beban dengan gaya kuasa disebut dengan keuntungan mekanik (KM).

Keterangan :

KM : keuntungan mekanis

W : berat beban (N)

F : gaya kuasa (N)

lb : lengan beban (m)

lk : lengan kuasa (m)

Berdasarkan persamaan di atas, kita dapat mengetahui untuk memperbesar keuntungan mekanis pada tuas dapat dilakukan dengan cara : memperpanjang lengan kuasa atau memperpendek lengan beban.Penggunaan tuas diharapkan memberikan kemudahan dalam melakukan pekerjaan, hal ini ditunjukkan dengan nilai keuntungan mekanisnya harus lebih besar dari satu (KM > 1). Agar tercapai maka nilai beban lebih besar dari gaya kuasa (w > F) dan lengan kuasa lebih besar daripada lengan beban (lk > lb)

Tips:

Untuk mempermudah mengingat persamaan keuntungan mekanis, gunakan konsep matematisnya yakni agar hasil pembagiannya lebih besar dari satu maka nilai pembilang harus lebih besar dari penyebutnya (besar dibagi kecil)

Selanjutnya berdasarkan letak titik beban, titik tumpu dan titik kuasa, tuas dapat dibedakan menjadi tiga kelas, yaitu kelas pertama, kedua dan ketiga

(a) Tuas Kelas Pertama

Pada kelas atau tuas jenis pertama, titik tumpu berada di antara titik berat dan titik kuasa.

Gambar Tuas Jenis Pertama

Contoh Tuas jenis pertama

 (b) Tuas Kelas Kedua

Pada kelas kedua, titik beban berada di antara titik kuasa dengan titik tumpu.

Contoh tuas jenis kedua.

(c) Tuas Kelas Ketiga

Pada tuas kelas ketiga, titik kuasa berada di antara titik beban dan titik tumpu.

Contoh alat yang menggunakan prinsip ini adalah stapler, alat pancing, dan pinset.

Bidang miring 

Jenis pesawat sederhana yang kedua adalah bidang miring. Sesuai dengan namanya bidang miring, yakni sebuah benda yang disusun miring untuk memindahkan sebuah benda ke ketinggian tertentu. Bidang miring ini sering kita lihat untuk memindahkan benda ke atas sebuah bak mobil seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Memindahkan benda ke atas truk akan lebih mudah jika menggunakan papan seperti pada gambar di atas, meskipun terlihat akan menempuh jarak yang lebih jauh dari pada langsung diangkat dari bawah ke atas, tapi pada dasarnya usaha yang dikeluarkan tetap sama. Agar lebih memahami, perhatikan gambar berikut

Berdasarkan gambar 4 diatas, terlihat perbedaan ketika akan memindahkan benda dari dasar ke ketinggian tertentu (a) menggunakan bidang miring, (b) ditarik secara langsung. Ketika memindahkan menggunakan bidang miring jarak yang ditempuh lebih jauh daripada ketika langsung di tarik (s > h) akan tetapi ketika ditarik secara langsung gaya tarik (F) secara langsung berlawanan arah dengan gaya berat benda (w) maka besarnya gaya untuk menarik benda harus lebih besar daripada berat benda tersebut. Berbeda dengan ketika menggunakan bidang miring gaya dorong (F) tidak secara langsung berlawanan arah dengan gaya berat benda (w) sehingga untuk menaikkan benda ke atas besar gaya dorong yang diperlukan tidak sebesar berat benda (w) adanya perbedaan inilah yang menyebabkan kemudahan ketika menggunakan bidang miring.

Kemudahan ini dapat terlihat dari keuntungan mekanis (KM) bidang miring secara matematis dapat ditulis

Keterangan :

KM : keuntungan mekanis

W : berat beban (N)

F : gaya kuasa (N)

s : panjang bidang miring (m)

h : tinggi (m)

Keuntungan mekanis pada bidang miring dapat diperbesar dengan cara memperpanjang jarak bidang miring (s) atau membuat bidang miring menjadi semakin landai. Penerapan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari antara lain: jalan di pegunungan, pisau, mur, tangga, dll.

Contoh soal: Seorang pria mendorong sebuah peti seberat 600 N. Pria ini menggunakan sebuah papan dengan panjang 4 m yang digunakan sebagai bidang miring. jika jarak permukaan tanah dan bak truk 2 m, hitunglah besar gaya yang diperlukan wkeuntungan mekanis penggunaan bidang miring ini!