Energi, Gerak, dan Keterkaitannya

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Ilmu pengetahuan alam merupakan ilmu pengetahuan yang sangat dibutuhkan pada masa kini. Hal ini dikarenakan banyak manfaat atau keuntungan yang bisa didapatkan dari ilmu pengetahuan alam mulai dari hal kecil misalnya tentang energi yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Energi merupakan salah satu hal yang sangat dibutuhkan bagi makhluk hidup. Tanpa adanya energi makhluk hidup tidak dapat melakukan usaha atau kerja untuk bertahan hidup.

Dalam melakukan suatu usaha atau kerja pasti kita merasa kesulitan saat membawa sebuah barang dari tempat satu ke tempat yang rendah ke yang tinggi. Begitu juga halnya dengan mengangkat dan membawa barang dari bawah hingga atas, terlebih jika barang yang diangkat adalah barang yang bebannya cukup berat. Maka kita membutuhkan alat untuk mempermudah itu semua, dan cara yang mudah adalah dengan menggunakan pesawat sederhana. Pesawat sederhana adalah alat-alat yang dapat memudahkan pekerjaan manusia dalam melakukan sebuah usaha.

Energi dan usaha juga tidak terlepas dari apa yang disebut dengan gerak. Hampir setiap saat kita melihat benda-benda bergerak. Setiap saat kita juga melakukan gerak. Di jalan raya kita dapat melihat banyak mobil yang sedang bergerak, di pusat perbelanjaan, kita dapat melihat banyak orang bergerak melakukan aktivitas masing-masing, di sungai dapat kita lihat gerakan aliran air. Bahkan bumi tempat kita berpijak selalu dalam keadaan bergerak, yaitu gerak rotasi dan revolusi.

Oleh karena itu, dalam hal ini penulis akan memaparkan tentang energi beserta bentuk-bentuk energi juga hukum kekekalan dari energi. Kemudian juga akan menjelaskan tentang prinsip kerja dalam pesawat sederhana disertai contoh-contohnya. Dan tentunya penjelasan mengenai gerak dan keterkaitan di dalamnya, baik parameter dalam gerak, faktor yang mempengaruhi gerak benda, maupun jenis-jenis dari gerak.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa yang dimaksud dengan energi?

2.      Apa saja bentuk-bentuk dari energi?

3.      Bagaimana tentang hukum kekekalan energi?

4.      Apa yang dimaksud dengan gerak?

5.      Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi gerak benda?

6.      Apa saja jenis-jenis dari gerak?

7.      Bagaimana prinsip kerja dari pesawat sederhana?

C.     Tujuan

1.      Memahami pengertian dari energi dan bentuk-bentuknya.

2.      Memahami tentang hukum kekekalan energi.

3.      Memahami pengertian gerak, faktor-faktor yang mempengaruhi gerak benda, jenis-jenis dari gerak sehingga dapat menerapkan dalam kehidupan sehari-hari.

4.      Memahami prinsip kerja dari pesawat sederhana kemudian diharapkan dapat menerapkan dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Energi

1.      Pengertian Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja (usaha). Satuan energi menurut Satuan Internasional (SI) adalah joule, satuan energi yang lain: erg, kalori, dan kWh. Satuan kWh biasa digunakan untuk menyatakan energi listrik, dan kalori biasanya untuk energi kimia.

Konversi satuan energi:

1 kalori = 4,2 joule

1 joule = 0,24 kalori

1 joule = 1 watt sekon

1 kWh = 3.600.000 joule

Berikut ini adalah pengertian dan definisi energy menurut berbagai pendapat :

ARIF ALFATAH & MUJI LESTARI

Energi adalah sesuatu yang dibutuhkan oleh benda agar benda dapat melakukan usaha. dalam kenyataannya setiap dilakukan usaha selalu ada perubahan. Sehingga usaha juga didefiniskan sebagai kemampuan untuk menyebabkan perubahan

CAMPBELL, REECE, & MITCHELL

Energi adalah kemampuan untuk mengatur ulang suatu kumpulan materi atau dengan kata lain, energi adalah kapasitas atau kemampuan untuk melaksanakan kerja

AIP SARIPUDIN

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha

MICHAEL J. MORAN

Enegi merupakan konsep dasar termodinamika dan merupakan salah satu aspek penting dalam analisis teknik

 PARDIYONO

Energi adalah suatu bentuk kekuatan yang dihasilkan atau dimiliki oleh suatu benda

ROBERT L. WOLKE

Energi adalah kemampuan membuat sesuatu terjadi

SUMANTORO

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha seperti mendorong dan menggerakkan suatu benda

Dari beberapa pendapat tersebut, penulis menyimpulkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja sehingga dapat menimbulkan suatu perubahan.

Menurut sumbernya energi terbagi 2 yaitu:

a)                   renewable energi 

Renewable energi adalah sumber energi yang dapat diperbarui/dapat dihasilkan kembali dalam jangka waktu yang relatif tidak lama,contoh: air, angin ,sinar matahari,dll.

Air merupakan sumber energi yang tidak terbatas ketersediaannya, ini dikarenakan air mengalami siklus jadi jumlah air yang ada di bumi ini tetap.

b)                  non renewable energi

 non renewable energi adalah sumber energi yang tidak dapat diperbaharui/membutuhkan waktu relatif yang sangat lama untuk dihasilkan kembali. Contoh: minyak bumi,batu bara,gas bumi,dll.

minyak bumi merupakan timbunan dari fosil yang telah terpendam jutaan tahun yang lalu dan melalui proses alam sehinnga menghasilkan minyak bumi sehingga ketersediannya terbatas.

2.      Bentuk-bentuk Energi

a.       Energi Mekanik

Energi mekanik dibedakan menjadi dua, yaitu energi potensial dan energi kinetik. Jumlah kedua energi tersebut dinamakan energi mekanik. Energi potensial bersifat tidak aktif (energi tempat), sedangkan energi kinetik ini dinamakan energi gerak.

b.      Energi Panas

Energi panas disebut juga kalor. Panas adalah salah satu bentuk energi. Energi panas yang berpindah disebut kalor, sementara suhu adalah derajat panas suatu benda.

c.       Energi Magnetik

Energi magnetik dapat dipahami dengan mengamati gejala yang timbul ketika dua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu dengan yang lain. Kedua kutub magnet memiliki kemampuan untuk saling melakukan gerakan. Kemampuan itu dinamakan energi magnetik. Semakin besar energi magnetik yang dimiliki oleh suatu magnet, semakin besar pula gaya yang ditumbulkan oleh magnet tersebut.

d.      Energi Listrik

Energi listrik ditimbulkan oleh bermacam-macam cara. Misalnya, dengan sungai atau air terjun yang memiliki energi kinetik, angin yang dipakai untuk menggerakkan kincir angin, dengan menggunakan accu (energi kimia), dan lain-lain.

e.       Energi Kimia

Energi kimia adalah energi yang diperoleh dari proses kimia. Untuk memahami adanya energi yang disebut energi kimia dapat melalui pengertian yang disebut reaksi eksoterm dimana berlangsungnya reaksi kimia disertai pembebasan kalori yang disebut energi kimia.

f.       Energi Bunyi

Energi bunyi dapat diartikan getaran. Getaran selaras mempunyai energi dua macam, yaitu energi potensial dan energi kinetik. Jumlah kedua macam energi pada suatu getaran selaras adalah tetap dan besarnya tergantung massa, simpangan, dan periode. Apabila getaran sangat besar, maka energi bunyinya semakin besar pula.

g.      Energi Nuklir

Energi nuklir didapatkan apabila suatu atom pecah menjadi atom yang lain dan pecahan tersebut disertai pembebasan energi. Satu-satunya sumber energi nuklir terbesar adalah uranium. Dalam kemajuan sains dan teknologi akhir-akhir ini, nuklir digunakan diantaranya pada kapal bertenaga nuklir, pembangkit tenaga listrik, dan juga untuk keperluan kesehatan.

h.      Energi Cahaya

Energi cahaya banyak diperlukan terutama oleh tumbuhan berdaun hijau yang digunakan untuk keperluan fotosintesis. Dengan kemajuan teknologi, saat ini dapat juga digunakan energi dari sinar yang dikelan dengan sinar laser. Dibidang kedokteran, pemakaian laser dibidang pembedahan sedang dalam tahap percobaan.

i.        Energi Matahari

Energi matahari adalah yang paling besar dan paling murah didunia ini. Matahari memancarkan energinya dalam bentuk gelombang-gelombang radiasi. energi matahari dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, diantaranya untuk penggerak satelit buatan, untuk kompor matahari, proses fotosintesis pada tumbuhan hijau, dan lain-lain.

3.      Hukum Kekekalan Energi

Hukum kekekalan energi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”. Hal ini merupakan dasar dalam mekanika.

a.       Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik.

Secara matematis dapat dituliuskan :

Em = Ep + Ek

Keterangan:

Em = Energi Mekanik             (J)

Ep = Energi Potensial              (J)

Ek = Energi Kinetik                (J)

1)         Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya (kedudukan) terhadap suatu acuan. Sebagai contoh sebuah batu yang kita angkat pada ketinggian tertentu memiliki energi potensial, jika batu kita lepas maka batu akan melakukan kerja yaitu bergerak ke bawah atau jatuh. Jika massa batu lebih besar maka energi yang dimiliki juga lebih besar, batu yang memiliki energi potensial ini karena gaya gravitasi bumi, energi ini disebut energi potensial bumi. Energi potensial bumi tergantung pada massa benda, gravitasi bumi dan ketinggian benda. Sehingga dapat dirumuskan:

Ep = m.g.h

dimana :

 Ep = Energi potensial        (J)

m = massa benda                (kg)

g = gaya gravitasi               (m/s²)

h = tinggi benda                 (m)

2)         Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya.

Secara matematis dapat dirumuskan:

Ek =  ( m.v² )

dimana :

Ek = Energi kinetik                 (J)

m = massa benda                     (kg)

v = kecepatan benda               (m/s)

B.     Gerak

Gerak adalah suatu perubahan tempat kedudukan pada suatu benda dari tempat awal. Benda dikatakan bergerak bila kedudukannya terhadap titik acuan setiap saat selalu berubah, dan sebaliknya benda dikatakan diam bila kedudukannya terhadap titik acuan selalu tetap.

1.      Faktor-Faktor yang Memengaruhi Gerak Benda

Gerak suatu benda dipengaruhi oleh faktor-faktor bentuk benda, ukuran benda, dan permukaan benda.

a.       Bentuk Benda

Bentuk benda bermacam-macam. Ada benda yang berbentuk lingkaran, kotak, dan segitiga. Bentuk suatu benda dapat memengaruhi gerakannya. Misalnya, roda sepeda mudah bergerak. Roda berbentuk lingkaran. Benda yang berbentuk lingkaran mudah bergerak. Demikian juga dengan bola. Bola berbentuk bulat sehingga mudah menggelinding. Jadi, benda yang berbentuk bulat atau lingkaran mudah bergerak daripada benda yang berbentuk kotak atau segitiga. 

b.      Ukuran Benda

Benda ada yang berukuran besar atau kecil. Ukuran suatu benda dapat memengaruhi gerakannya. Bola sepak berukuran lebih besar daripada bola pingpong. Bola pingpong lebih kecil daripada bola sepak. Bola pingpong juga lebih ringan daripada bola sepak. Jadi, benda yang berukuran kecil dan ringan lebih mudah bergerak atau digerakkan daripada benda berukuran besar dan berat.

c.       Permukaan Benda

Permukaan benda ada yang kasar dan yang halus. Jenis permukaan suatu benda dapat memengaruhi gerak benda tersebut. Benda yang permukaannya halus lebih mudah bergerak daripada benda yang permukaannya kasar. Karena benda yang permukaanya kasar gaya geseknya lebih besar daripada benda yang permukaannya lebih halus. Bentuk permukaan benda mempengaruhi gerakan benda. Semakin kasar permukaan benda, semakin sulit benda itu menggelinding, begitu pula sebaliknya. Gesekan yang besar antara benda dengan permukaan akan menyebabkan gerak benda lebih lambat. Contoh adalah sepeda di jalan yang beraspal lebih mudah bergerak dibanding dijalan yang berbatu.

Benda yang permukaannya lebih luas akan jatuh lebih lambat dibanding benda yang permukaannya sempit. Kecepatan jatuh benda dapat berbeda walaupun terbuat dari bahan yang sama dan bobot yang sama pula. Hal ini terjadi karena luas permukaan benda yang bergesekan dengan udara berbeda.

2.      Jenis-Jenis Gerak Benda

Gerak benda dapat bermacam-macam. Benda dapat bergerak menggelinding, bergeser, meluncur, berputar, memantul , jatuh, tenggelam dan terapung, dan mengalir.   

a.       Menggelinding, menggelinding adalah bergerak dengan cara berputar sambil berpindah. Contoh benda yang dapat menggelinding adalah bola dan kelereng, kerena memiliki bentuk yang bulat.

b.       Bergeser, bergeser artinya berpindah dari tempat yang semula. Benda yang bergerak bergeser antara lain lemari, meja, dan kursi yang ditarik atau didorong.

c.        Meluncur, melakukan gerakan meluncur turun, misalnya orang bermain ski gunung.

d.       Berputar, benda melakukan gerakan berpusing atau berganti arah/berputar. Benda umumnya berputar pada porosnya. Perputaran yang  makin cepat dapat menimbulkan energi yang semakin. Contohnya adalah gasing dan kincir angin.

e.        Memantul, memantul adalah gerak berbalik arah suatu benda yang elastis yang mengenai benda keras. Benda yang dapat memantul antara lain: bola tenis, bola sepak, bola basket dll. Benda yang merupakan bidang pantul yang buruk yaitu kapas, busa, kasur dan air.

f.        Jatuh, benda pasti bergerak ke bawah yang disebut jatuh. Pada benda yang jatuh, kedudukan benda berudah letaknya dari atas ke bawah. Contohnya adalah buah kelapa yang lepas dari tangkainya.

7. Mengalir, benda cair bergerak dari tempat yang tinggi ke tempak yang lebih rendah. Gerakan semua benda cair seperti gerak air disebut mengalir. Contohnya adalah aliran air sungai. Gerak benda yang mengalir bisa dimanfaatkan, salah satunya adalah arum jeram.
8. Tenggelam dan terapung, Ada tiga kemungkinan saat memasukkan benda ke dalam air, yaitu tenggelam (benda yang dikatakan tenggelam ketika berat benda lebih besar dari gaya apungnya), terapung (benda dikatakan terapung ketika berat benda lebih kecil dari gaya apungnya) dan melayang (benda dikatakan melayang ketika berat benda sama dengan gaya apungnya).

3.      Parameter Gerak

a.                   Jarak dan Perpindahan

Sebuah benda dikatakan bergerak jika kedudukan benda dalam selang waktu tertentu berubah terhadap suatu titik acuan yang dianggap diam. Berdasarkan definisi di atas titik acuan atau koordinat benda dikatakan “diam” terhadap kedudukan benda tersebut jika koordinatnya selalu tetap meskipun ada perubahan waktu. Jarak dan perpindahan merupakan dua besaran yang memiliki pengertian berbeda. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh suatu benda yang bergerak, sedangkan perpindahan adalah perubahan kedudukan atau posisi suatu benda diukur dari posisi awal ke posisi akhir benda atau dengan kata lain jarak hanya memperhitungkan panjang lintasan yang ditempuh dengan tanpa memperhatikan arah, sedangkan perpindahan adalah perubahan posisi atau kedudukan suatu benda dengan memperhatikan arah. Sehingga dalam fisika perpindahan merupakan besaran vektor sedangkan jarak merupakan besaran skalar. Jadi kedua besaran tersebut berbeda.

b.                   Kecepatan dan Kelajuan

Kecepatan dan kelajuan merupakan dua pegertian yang berbeda. Kecepatan (velocity) merupakan besaran vektor, yaitu besaran yang memperhitungkan arah geraknya, sedangkan kelajuan (speed) merupakan besaran skalar, yaitu besaran yang hanya memiliki besar tanpa memperhatikan arah gerak benda. Dengan kata lain, kelajuan suatu benda hanya ditentukan oleh jarak tempuh benda dan selang waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak tersebut tanpa memperhatikan arah perpindahannya.

Sementara itu, kecepatan tergantung pada arah benda yang bergerak. Kecepatan didefinisikan sebagai perbandingan perpindahan benda dengan waktu tempuh.

c.                   Percepatan

Percepatan merupakan besaran vektor, yaitu besaran yang memperhitungkan arah geraknya. Percepatan menyatakan laju perubahan kecepatan, atau menyatakan perubahan kecepatan per satuan waktu. Percepatan sebuah benda ditentukan dengan membandingkan perubahan kecepatan benda tersebut terhadap waktu yang dibutuhkan untuk melakukan perubahan kecepatan itu. Bila percepatan suatu benda searah dengan kecepatannya, maka kecepatan benda tersebut akan semakin besar, berarti gerak benda semakin cepat. Percepatan semacam ini disebut percepatan positif. Sedangkan, bila percepatan suatu benda berlawanan arah dengan kecepatannya, berakibat kecepatan benda tersebut akan semakin kecil. Gerak benda semakin lambat. Percepatan semacam ini disebut percepatan negatif. Percepatan negatif lazim disebut perlambatan, sedangkan percepatan positif lazim disebut percepatan.

Secara matematis dituliskan :

Dengan

  = perubahan kecepatan     (m/s)

 = perubahan waktu                        (s)

a = percepatan rata-rata          (m/s²)

4.      Kegunaan Gerak Benda dalam Kehidupan Sehari-hari

Pemanfaatan gerak benda dapat mempermudah dan mempercepat pekerjaan manusia. Berikut ini contohnya:

d.      Memperpendek jarak tempat; dengan mengendarai mobil atau kendaraan lainnya, jarak yang jauh terasa lebih dekat. Gerak roda kendaraan dapat mengantarkan pengendara atau penumpang lainnya ke tempat tujuan lebih cepat daripada jalan kaki.

e.       Memudahkan pekerjaan; misalnya peralatan yang ada di rumah. Ada kipas angin, jam dinding, mesin cuci, blender dan kursi roda. Alat-alat itu menggunakan gerak roda berputar. Alat-alat itu dapat mempermudah pekerjaan manusia. Dengan adanya mesin cuci seorang ibu tidak perlu mencuci menggunakan tangan lagi, cukup dengan menekan tombol yang tersambung ke listrik, mesin cuci bergerak sendiri mencuci pakaian kotor.

f.       Memudahkan memindahkan benda yang berat; bertahun-tahun lalu orang telah menggunakan roda untuk memindahkan benda yang berukuran berat. Semula roda dibuat dari kayu gelondongan. Setelah itu roda dibuat dari kayu atau batu yang dibentuk bundar, sampai akhirnya berbentuk seperti sekarang ini, roda diberi ruji-ruji dan ban berisi udara agar ringan dan tetap kuat.

C.     Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya. Secara umum, alat-alat ini bisa disebut sebagai mekanisme paling sederhana yang memanfaatkan keuntungan mekanik untuk menggandakan gaya. Keuntungan mekanis yang akan dihasilkan dari masing-masing pesawat sederhana ini berbeda-beda, bergantung jenis pesawat sederhana yang digunakan. Sebuah pesawat sederhana menggunakan satu gaya kerja untuk bekerja melawan satu gaya beban. Dengan mengabaikan gaya gesek yang timbul, maka kerja yang dilakukan oleh beban besarnya akan sama dengan kerja yang dilakukan pada beban.

Pesawat sederhana merupakan dasar dari semua mesin-mesin lain yang lebih kompleks. Sebagai contoh, pada mekanisme sebuah sepeda terdapat roda, pengungkit, serta katrol. Keuntungan mekanik yang didapat oleh pengendaranya merupakan gabungan dari semua pesawat sederhana yang ada dalam sepeda tersebut.

1.                   Macam-macam Pesawat Sederhana

a.    Pengungkit atau disebut juga tuas merupakan pesawat sederhana yang paling sederhana. Pengungkit ini terdiri dari sebuah batang kaku (misalnya logam, kayu, atau batang bambu) yang berotasi di sekitar titik tetap yang dinamakan titik tumpu. Selain titik tumpu yang menjadi tumpuan bagi pengungkit, ada dua titik lain pada pengungkit, yaitu titik beban dan titik kuasa. Titik beban merupakan titik dimana kita meletakkan atau menempatkan beban yang hendak diangkat atau dipindahkan, sedangkan titik kuasa merupakan titik dimana gaya kuasa diberikan untuk mengangkan atau memindahkan beban. Pengungkit bekerja dengan cara mengubah besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban. Berat beban yang akan diangkat disebut gaya beban () dan gaya yang digunakan untuk mengangkat batu atau beban disebut gaya kuasa (). Jarak antara penumpu dan beban disebut lengan beban () dan jarak antara penumpu dengan kuasa disebut lengan kuasa ().

Hubungan antara besaran-besaran tersebut menunjukkan bahwa perkalian gaya kuasa dan lengan kuasa (F_kl_k) sama dengan gaya beban dikalikan dengan lengan beban (F_bl_b). Artinya besar usaha yang dilakukan kuasa sama dengan besarnya usaha yang dilakukan beban. Oleh sebab itu, pada tuas berlaku persamaan sebagai berikut.

F_kl_k F_bl_b

Keuntungan mekanis pada tuas atau pengungkit bergantung pada panjang masing-masing lengan. Semakin panjang lengan kuasanya, semakin besar keuntungan mekanisnya. Secara matematis keuntungan mekanis ditulis sebagai berikut.

Berdasarkan letak titik tumpunya, tuas atau pengungkit diklasifikasikan menjadi tiga golongan, yaitu sebagai berikut.

1.      Tuas Golongan Pertama, Titik tumpu berada di antara titik beban dan titik kuasa, Contohnya gunting, tang pemotong, gunting kuku, dan linggis.

2.      Tuas Golongan Kedua, Titik beban berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh tuas jenis ini, di antaranya adalah gerobak beroda satu, pemotong kertas, dan pelubang kertas.

3.      Tuas Golongan Ketiga, Titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik beban. Contoh tuas jenis ini adalah lengan, alat pancing, dan sekop.

b.    Katrol

Katrol merupakan pesawat sederhana yang terdiri dari sebuah roda atau piringan beralur dan tali atau kabel yang mengelilingi alur roda atau piringan tersebut. Pemanfaatan katrol dalam kehidupan sehari-hari cukup beragam, misalnya untuk mengangkat benda-benda, mengambil air dari sumur, mengibarkan bendera, hingga mengangkat kotak peti kemas. Berdasarkan susunan tali dan rodanya, katrol dibedakan menjadi katrol tetap,katrol bebas, dan katrol majemuk.

1)   Katrol tetap

Katrol tetap merupakan katrol yang posisinya tidak berubah ketika digunakan. Biasanya posisi katrolnya terikat pada satu tempat tertentu. Titik tumpu sebuah katrol tetap terletak pada sumbu katrolnya. Contoh pemanfaatan katrol tetap adalah pada alat penimba air sumur dan katrol pada tiang bendera.

 Pada katrol tetap hanya terdapat satu penggal tali yang menahan beban,
sehingga besar gaya kuasa (F_k) untuk menarik beban sama dengan gaya berat beban (F_b), atau

F_b =F_k

sehingga keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah:

2)   Katrol bebas

Katrol bebas merupakan katrol yang posisi atau kedudukannya berubah ketika digunakan. Artinya, katrol bebas tidak ditempatkan di tempat tertentu, melainkan ditempatkan pada tali yang kedudukannya dapat berubah. Contoh pemanfaatan katrol bebas adalah pada alat pengangkat peti kemas. Pada katrol bebas beban yang akan diangkat digantungkan pada poros katrol dan beban serta katrolnya ditopang oleh dua penggal tali pada masing-masing sisi katrol, sehingga gaya berat beban (F_b) ditopang oleh gaya kuasa (F_k) pada dua penggal tali, atau

F_b=2F_k

Sehingga keuntungan mekanis untuk katrol bebas adalah:

3)   Katrol majemuk

Katrol majemuk merupakan perpaduan antara katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas dan salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Bila ujung tali yang lain ditarik, maka beban akan terangkat. Beban pada sistem katrol ini ditopang oleh dua penggal tali (hampir sama dengan katrol bebas), atau

F_b=4F_k

sehingga keuntungan mekanis yang dihasilkan adalah 2 (dua), atau

c.    Bidang Miring

Keuntungan mekanis bidang miring bergantung pada panjang landasan bidang miring dan tingginya. Semakin kecil sudut kemiringan bidang, semakin besar keuntungan mekanisnya atau semakin kecil gaya kuasa yang harus dilakukan. Keuntungan mekanis bidang miring adalah perbandingan panjang (l) dan tinggi bidang miring (h).

Dalam kehidupan sehari-hari, penggunaan bidang miring terdapat pada tangga, lereng gunung, dan jalan di daerah pegunungan. Semakin landai tangga, semakin mudah untuk dilalui. Sama halnya dengan lereng gunung, semakin landai lereng gunung maka semakin mudah untuk menaikinya, walaupun semakin jauh jarak tempuhnya. Jalan-jalan di pegunungan dibuat berkelok-kelok dan sangat panjang. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan keuntungan mekanis yang cukup besar agar kendaraan dapat menaikinya dengan mudah. Meskipun demikian, bidang miring juga memiliki kelemahan, yaitu jarak yang harus ditempuh untuk memindahkan benda tersebut menjadi lebih panjang (jauh). Pemanfaatan prinsip kerja bidang miring dapat kita temukan dalam sejumlah perkakas, diantaranya kapak, pisau, skrup, baut, dan sebagainya.

d.   Roda dan Poros

Roda dan poros merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang terdiri dari dua buah silinder dengan jari-jari yang berbeda dan bergabung di pusatnya. Silinder berjari-jari besar dinamakan roda dan silinder berjari-jari kecil dinamakan poros

Roda dan poros bekerja dengan cara mengubah besar dan arah gaya yang digunakan untuk memindahkan (dalam hal ini, memutar) sebuah benda. Contoh penerapan roda dan poros dalam kehidupan diantaranya pemutar keran air, pegangan pintu yang bulat, obeng, roda pada kendaraan, setir kendaraan, alat serutan pensil, bor tangan, dan sejenisnya.

Jenis-jenis roda, yaitu:

1)   Roda Setali, yaitu dua buah roda atau lebih yang dihubungkan dengan tali. Contoh: roda sepeda yang dihubungkan dengan rantai, dan roda sepeda motor yang dihubungkan dengan rantai.

2)   Roda Sepusat, yaitu dua buah roda atau lebih yang memiliki pusat yang sama. Contoh: roda pada mobil truk.

3)   Roda Bersinggungan, yaitu dua buah roda atau lebih yang saling bersinggungan satu sama lain. Roda bersinggungan besar menghasilkan gaya yang lebih besar sehingga kuasa yang diperlukan lebih kecil, tetapi kondisi ini harus diimbangi dengan kecepatan putar yang lambat. Sebaliknya, roda bersinggungan kecil akan memberikan kecepatan putar yang tinggi, tetapi gaya yang dihasilkan relatif kecil sehingga harus diimbangi dengan kuasa yang besar. Mesin pada jam merupakan penerapan dan pemanfaatan roda bersinggungan dalam kehidupan sehari-hari.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja sehingga dapat menimbulkan suatu perubahan. Bentuk-bentuk energi yaitu energi mekanik, energi panas, energi magnetik, energi listrik, energi kimia, energi bunyi, energi nuklir, energi cahaya, energi matahari. Hukum kekekalan energi berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”.

Gerak adalah suatu perubahan tempat kedudukan pada suatu benda dari tempat awal. Benda dikatakan bergerak bila kedudukannya terhadap titik acuan setiap saat selalu berubah, dan sebaliknya benda dikatakan diam bila kedudukannya terhadap titik acuan selalu tetap.

Pesawat digunakan manusia untuk memudahkan pekerjaan. Pesawat sederhana ada empat macam, yaitu tuas atau pengungkit, bidang miring, katrol, dan roda.  Tujuan menggunakan pesawat sederhana adalah untuk melipatgandakan gaya atau kemampuan, mengubah arah gaya, dan memperbesar kecepatan ketika menempuh jarak yang lebih jauh. Aplikasi pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai. Contohnya gunting, pemecah kemiri, gerobak dorong, pisau, tangga, katrol penimba air, sepeda, jam, mobil truk, dan mobil derek.

B.     Saran

Energi merupakan hal sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Ada baiknya jika kita dapat memanfaatkan energi dengan sebaik-baiknya. Pemakaian energi seharusnya dipergunakan untuk hal-hal yang bermanfaat saja.

Begitu juga tentang pesawat sederhana, sebaiknya kita dapat memanfaatkan pesawat sederhana dengan baik sehingga kita tidak kesulitan dalam melakukan pekerjaan dalam kehidupan  sehari-hari. Selain itu masyarakat sebaiknya lebih kreatif dan inovatif dalam memanfaatkan pesawat sederhana sehingga dari sebuah pesawat sederhana dapat tercipta benda-benda yang susunannya lebih kompleks  dan bermanfaat.

DAFTAR RUJUKAN

Giancoli, Douglas C.. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.2001

Halliday dan Resnick. Fisika Jilid I  Terjemahan. Jakarta : Penerbit Erlangga. 1991

http://mediabelajaronline.blogspot.com/2010/03/pesawat-sederhana.html di akses  pada tanggal 18 Oktober  2014.

http://remenprestasi.blogspot.com/2014/01/konsep-energi.html di akses  pada tanggal 18 Oktober  2014.

http://gistabawana.wordpress.com/2013/02/27/macam-macam-gerak-benda/ di akses  pada tanggal 18 Oktober  2014.

Mediafisika.http://mediafisika.wordpress.com/2010/05/26/pesawat-sederhana/ di akses  pada tanggal 18 Oktober  2014.

Rina. http://rina-salingberbagi.blogspot.com/2011/01/makalah-pesawat-sederhana.html di akses  pada tanggal 18 Oktober  2014.

Tipler, P.A. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan).Jakarta : Penebit Erlangga.1998

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A.. Fisika Universitas (terjemahan).  Jakarta : Penerbit Erlangga. 2002

Zulfa Maghfirotul Habsari. http://zulfamaghfirotulhabsari.blogspot.com/2012/09/makalah-pesawat-sederhana.html di akses  pada tanggal 18 Oktober  2014.