Bahan Ajar Dan LKPD Usaha Dan Pesawat Sederhana [PDF]

Citation preview

USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA



USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA



USAHA



KATROL TETAP TUNGGAL



PESAWAT SEDERHANA



KATROL



RODA BERPOROS



BIDANG MIRING



KATROL TUNGGAL BEBAS



KATROL MAJEMUK



PENGUNGKIT JENIS PERTAMA



PENGUNGKIT



PENGUNGKIT JENIS KEDUA



PENGUNGKIT JENIS PERTAMA



USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA A. Kompetensi Inti No Kompetensi Inti 1 Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya 2



Menghargai dan menghayati perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (toleransi, gotong royong), santun, percaya diri, dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam dalam jangkauan pergaulan dan keberadaannya



3



Memahami pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata Mencoba, mengolah, dan menyaji dalam ranah konkret (menggunakan, mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak (menulis, membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut pandang/teori



4



B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) No 1.



Kompetensi Dasar (KD) 3.3 Menjelaskan konsep usaha, pesawat sederhana, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, serta hubungannya dengan kerja otot pada struktur rangka manusia



Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)



    



2.



4.3 Menyajikan hasil penyelidikan  atau penyelesaian masalah tentang manfaat penggunaan pesawat sederhana dalam  kehidupan sehari-hari



Menjelaskan konsep kerja/usaha Menjelaskan konsep pesawat sederhana.dan kaitannya dengan usaha Mengidentifikasi jenis- jenis pesawat sederhana Menghitung atau menentukan keuntungan mekanik pengukit ,bidang miring dan katrol. Menjelaskan prinsip pesawat sederhana pada otot dan rangka manusia Menyajikan hasil percobaan pengukuran keutungan mekanis tuas,katrol dan bidang miring. Melaporkan/ memaparkan hasil penyelidikan tentang manfaat pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari.



MATERI POKOK



A. USAHA B. PESAWAT SEDERHANA



A. USAHA Tuhan telah menciptakan manusia sebagai mahluk yang paling sempurna. Tuhan menganugerahkan manusia akal pikiran untuk merenungi segala mahluk yang telah diciptakan Tuhan. Melalui akal pikiran tersebut manusia dapat menemukan berbagai alat, misalnya guting yang dapat digunakan untuk memotong kertas, membuka sebuah bikisan atau membuka bukus makanan, katrol yang biasa digunakan untuk mengambil air dari sumur, sekrup untuk menyatukan beberapa kayu sehingga kita membuat meja, gerobak dorong untuk mengakat buah sawit. Untuk megerakan alat-alat yang telah diciptakan tersebut maka diperlukan USAHA agar peralatan tersebut bisa di manfaatkan. Apa itu USAHA ?, berikut penjelasannya Usaha adalah besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya. Usaha dinotasikan dengan W yang merupakan singkatan bahasa Inggris dari Work yang berarti kerja. Satuan usaha adalah Joule yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 Joule sama dengan 1 Newton meter (N.m). Rumus Usaha dinotasikan dengan:



Dimana, = Usaha yang dilakukan (Joule)



= Gaya yang diberikan (N) = jarak perpindahan objek (m) Agar kamu dapat memahami konsep Usaha dengan baik, perhatikan gambar lintasan Usaha dan komponennya di bawah ini.



Jika gaya yang diberikan pada objek membentuk sudut maka persamaannya menjadi:



Dimana, = sudut yang dibentuk gaya terhadap perpindahan. Nilai usaha dapat berupa positif atau negatif tergantung arah gaya terhadap perpindahannya. Jika gaya yang diberikan pada objek berlawanan arah dengan perpindahannya, maka usaha yang diberikan bernilai negatif. Jika gaya yang diberikan searah dengan perpindahan, maka objek tersebut melakukan usaha positif. Usaha juga dapat bernilai nol (0) atau objek tidak melakukan usaha jika, Contoh soal  



Diberikan gaya namun tidak terjadi perpindahan. Gaya yang diberikan tegak lurus dengan perpindahan ( )  Berapa usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan batu seberat 100 kg dengan jarak perpindahan sejauh 2 m? 



Penyelesaian







Usaha = F.s Usaha = m.a.s W = 100 x 9,8 x 2 W = 1960 Joule







Jadi, usaha yang dibutuhkan ialah sebesar 1960 Joule.



B. PESAWAT SEDERHANA Pada massa ini kemajuan teknologi semakin pesat banyak peralatan yang di ciptakan untuk mempermudah pekerjaan manusia mulai dari yang paling sederhana sampai peralatan yang paling canggih. Peralatan yang digunakan oleh masyarakat kita ada yang di golongkan kedalam jenis pesawat sederhana, Apa itu pesawat sederhana ? Mari kita bahas bersama. Pesawat sederhana adalah alat sederhana untuk memudahkan pekerjaan manusia. Yang termasuk pesawat sederhana : tuas/ pengungkit, katrol, bidang miring.



A. Tuas beban



kuasa titik tumpu (TT) lengan beban



titik beban (TB)



lengan kuasa titik kuasa (TK)



Prinsip kerja tuas/pengungkit adalah keseimbangan, sedemikian rupa pada tuas berlaku perasamaan, beban x lengan beban = kuasa x lengan kuasa atau dapat dirumuskan sebagai,



W  lb  F  l k dengan W = Berat benda (Newton), Lengan kuasa (meter).



lb = Lengan beban (meter), F = Gaya kuasa (Newton), lk =



Keuntungan mekanis tuas dinyatakan sebagai,



l W atau. k F lb Ini menunjukkan keuntungan mekanis tuas bergantung pada panjang lengan beban dan lengan kuasa yang mempunyai perbandingan yang bersifat tetap, artinya tidak bergantung pada berat beban dan gaya kuasa. Tuas atau pengungkit digolongkan menjadi tiga jenis. Penggolongan ini didasarkan pada letak titik tumpu, titik beban, dan titik kuasanya. ketiga jenis tuas tersebut di antaranya adalah sebagai berikut: 1. Tuas jenis pertama



Pada tuas jenis pertama, letak titik tumpu berada di antara titik beban dan titik kuasanya. Contoh alat yang termasuk ke dalam tuas jenis pertama antara lain gunting kuku, gunting, pemotong rumput, tang, linggis, dan jungkat jungkit.



2. Tuas jenis kedua



Selanjutnya adalah tuas jenis kedua. Kalau tuas jenis kedua, letak titik bebannya yang berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Nah, contoh-contoh alat yang merupakan tuas jenis kedua diantaranya adalah alat pembuka tutup botol, alat pemotong kertas, alat pemecah kemiri, dan gerobak beroda satu. 3. Tuas jenis ketiga



Jenis tuas yang terakhir adalah tuas jenis ketiga. Hayo, kalau tuas jenis ketiga, titik apa nih yang letaknya berada di tengah? Perfect! kalau tuas jenis ini, titik kuasanya yang letaknya di tengah,di antara titik tumpu dan titik beban. Contoh alat yang termasuk golongan tuas jenis ketiga ini antara lain sekop, stapler (jekrekan), penjepit roti, dan pinset. B. Bidang Miring



Bidang miring merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan benda dengan lintasan yang miring. Semua alat yang mempunyai bidang miring atau bekerja dengan prinsip kemiringan dikategorikan sebagai bidang miring. Dengan menggunakan bidang miring beban yang berat dapat dipindahkan ke tempat yang lebih tinggi dengan lebih mudah. Artinya gaya yang kita keluarkan menjadi lebih kecil bila dibandingkan tidak menggunakan bidang miring. Semakin landai bidang miring semakin ringan gaya yang harus kita keluarkan. Prinsip kerja bidang miring juga dapat ditemukan pada beberapa perkakas contohnya kapak, pisau, obeng, sekrup. Berbeda dengan bidang miring lainnya, pada perkakas yang bergerak adalah alatnya. Kapak digunakan untuk membelah atau memotong kayu. Pisau digunakan untuk memotong. Obeng digunakan untuk mengencangkan atau mengendurkan baut. Sekrup juga merupakan salah satu alat yang menggunakan prinsip bidang miring, Apabila sekrup diputar atau diulir maka sekrup tersebut dapat bergerak maju mundur.



Contoh bidang miring yang lain bisa kita temukan pada jalan di pegunungan. Jalan yang berkelok-kelok menuju pegunungan memanfaatkan cara kerja bidang miring. Dengan dibuat berkelok-kelok pengendara kendaraan bermotor lebih mudah melewati jalan yang menanjak. Bidang miring memiliki keuntungan, yaitu kita dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Namun demikian, bidang miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang di tempuh menjadi lebih jauh dan memerlukan waktu yang lebih lama. Keuntungan Mekanik Bidang Miring Dengan menggunakan bidang miring beban kerja terasa lebih ringan, berarti kita memperoleh keuntungan. Keuntungan yang diperoleh jika menggunakan bidang miring disebut keuntungan mekanik



bidang miring. Besarnya keuntungan mekanik dinyatakan sebagai perbandingan antara berat beban yang akan diangkat dengan besar gaya kuasa yang diperlukan.



C. Roda Berporos/roda bergandar



Roda berporos merupakan roda yang di dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama. Kegunaaan roda berporos yaitu untuk menggeser benda agar lebih ringan dan memperkecil gaya gesek. Roda berporos merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak ditemukan pada alat-alat seperti setir mobil, setir kapal, roda sepeda, roda kendaraan bermotor, dan gerinda.



D. KATROL katrol adalah pesawat sederhana yang berbentuk roda dan bergerak berputar pada porosnya. Katrol ini biasanya digunakan untuk menarik atau mengangkat benda yang berukuran berat. Pada katrol, kita juga bisa menghitung keuntungan mekanisnya nih, yaitu dengan cara berikut ini!



Ternyata, katrol dibagi menjadi beberapa jenis. Pembagian ini didasarkan pada prinsip kerja katrol tersebut.



Jenis – jenis katrol 1. Katrol Tetap



Katrol tetap adalah katrol yang porosnya dipasang di suatu tempat yang tetap, sehingga katrol tidak dapat berpindah tempat saat digunakan. Pada katrol tetap, gaya kuasa yang dikeluarkan akan bernilai sama dengan berat bebannya. Hal ini yang menyebabkan keuntungan mekanis katrol tetap bernilai satu. Katrol tetap biasanya sering kamu temukan pada tiang bendera dan sumur timba.



2. Katrol Bebas



Berlawanan dengan katrol tetap, kalau katrol bebas adalah katrol yang porosnya tidak dipasang di suatu tempat yang tetap, sehingga katrol dapat berpindah tempat atau bergerak bebas saat digunakan. Pada katrol jenis ini, gaya kuasa yang dikeluarkan untuk menarik bebannya bernilai setengah dari berat bebannya. Oleh karena itu, keuntungan mekanis katrol bebas bernilai 2. Katrol bebas biasanya ditemukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan. 3. Katrol Majemuk



Kalau katrol yang satu ini, merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas. Jadi model katrolnya ada dua jenis, katrol yang paling atas adalah katrol tetap dan katrol di bawahnya adalah katrol bebas, keduanya dihubungkan dengan tali seperti pada ilustrasi gambar di atas. Keuntungan mekanis katrol majemuk sama dengan jumlah tali atau jumlah katrol yang digunakan untuk mengangkat benda tersebut. Katrol majemuk sering digunakan dalam bidang industri, yaitu membantu untuk mengangkat alat-alat yang berat.



Lembar Kerja Peserta Didik



MENGAMATI CARA KERJA PESAWAT SEDERHANA A. Tujuan Pembelajaran 1. Peserta didik diharapkan dapat Mengidentifikasi jenis- jenis pesawat sederhana dengan tepat B. Alat dan Bahan 1. Jenis – Jenis alat yang bekerja sesuai prinsip kerja Pesawat sederhana 2. Alat tulis 3. Buku sumber bacaan pendukung C. Langkah Kerja 1. Ambil lah alat- alat yang sudah di siapkan oleh guru 2. Amati lah alat-alat tersebut 3. Peragakan penggunaan alat tersebut . 4. Catatlah hasil pengamatan yang sudah dilakukan. D. Tabel Hasil Pengamatan No



Nama Alat



Fungsi



Jenis Pesawat Sederhana



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



E. Kesimpulan Dari hasil kegiatan tersebut buatlah kesimpulan berkaitan dengan cara kerja pesawat sederhana di depan kelas.