Mempelajari pesawat sederhana seringkali membuat siswa kelas 8 merasa tertantang. Materi ini memang menuntut pemahaman konsep gaya, usaha, dan keuntungan mekanis. Namun, jika ditekuni dengan latihan yang tepat, topik ini justru bisa menjadi salah satu materi fisika yang paling menyenangkan. Lewat kumpulan soal berikut, kamu bisa mengasah kemampuan sekaligus mengukur sejauh mana pemahaman tentang tuas, katrol, bidang miring, dan roda berporos. Setiap butir soal dilengkapi pembahasan singkat agar kamu tidak sekadar menghafal jawaban, tetapi benar-benar mengerti alur berpikirnya.
A. Pilihan Ganda
1. Sebuah linggis digunakan untuk mencabut paku. Titik tumpu berada di antara tangan dan paku. Alat ini termasuk jenis tuas…
A. Pertama
B. Kedua
C. Ketiga
D. Keempat
Kunci: A
Pembahasan: Pada tuas jenis pertama, titik tumpu terletak di antara titik beban dan titik kuasa. Contoh lain adalah gunting dan jungkat-jungkit.
2. Perhatikan pernyataan berikut!
(1) Sekop
(2) Pemotong kuku
(3) Gerobak dorong
(4) Pinset
Alat yang bekerja berdasarkan prinsip tuas jenis ketiga ditunjukkan oleh nomor…
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (4)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
Kunci: D
Pembahasan: Tuas jenis ketiga memiliki ciri titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik beban. Sekop sebenarnya termasuk tuas jenis ketiga juga, tetapi pada opsi yang tersedia, pemotong kuku dan pinset paling tepat mewakili prinsip tersebut.
3. Sebuah batu beratnya 600 N diangkat menggunakan pengungkit yang panjang lengan kuasanya 1,5 m dan lengan bebannya 0,5 m. Besar gaya kuasa minimal yang diperlukan adalah…
A. 150 N
B. 200 N
C. 300 N
D. 400 N
Kunci: B
Pembahasan:
F × Lk = W × Lb
F × 1,5 = 600 × 0,5
F = 300 / 1,5 = 200 N
4. Keuntungan mekanis sebuah katrol tetap adalah…
A. 1
B. 2
C. 3
D. Bergantung pada berat beban
Kunci: A
Pembahasan: Katrol tetap hanya mengubah arah gaya, tidak memperbesar gaya. Karena itu keuntungan mekanisnya sama dengan 1.
5. Perhatikan gambar katrol majemuk dengan tiga tali penopang. Jika berat beban 900 N, gaya kuasa yang dibutuhkan untuk mengangkatnya adalah…
A. 100 N
B. 200 N
C. 300 N
D. 450 N
Kunci: C
Pembahasan: Katrol majemuk dengan tali penopang memiliki keuntungan mekanis sebesar n. Di sini n = 3, sehingga F = 900 / 3 = 300 N.
6. Bidang miring yang panjangnya 4 m digunakan untuk menaikkan peti setinggi 1 m. Jika berat peti 800 N, gaya dorong yang diperlukan adalah…
A. 100 N
B. 200 N
C. 300 N
D. 400 N
Kunci: B
Pembahasan:
F = (W × h) / s
F = (800 × 1) / 4 = 200 N
7. Alat berikut yang memanfaatkan prinsip roda berporos adalah…
A. Katrol tetap
B. Stir mobil
C. Jungkat-jungkit
D. Tangga
Kunci: B
Pembahasan: Roda berporos bekerja dengan roda besar dan poros kecil yang sepusat. Stir mobil memperbesar gaya putar sehingga memudahkan pengemudi.
8. Sebuah tuas memiliki keuntungan mekanis 4. Jika beban yang diangkat 200 N, maka besar kuasa yang dikerahkan adalah…
A. 25 N
B. 50 N
C. 80 N
D. 100 N
Kunci: B
Pembahasan:
KM = W / F
4 = 200 / F
F = 50 N
B. Uraian Singkat
9. Jelaskan mengapa katrol bergerak memiliki keuntungan mekanis lebih besar daripada katrol tetap!
Jawaban:
Katrol bergerak memiliki keuntungan mekanis 2 karena beban ditopang oleh dua tali. Satu tali menahan beban, tali lainnya meneruskan gaya kuasa. Akibatnya, gaya yang diperlukan hanya setengah dari berat beban. Sementara katrol tetap hanya mengubah arah gaya tanpa mengurangi besar gaya yang dibutuhkan.
10. Sebutkan tiga contoh alat sehari-hari yang menggunakan prinsip bidang miring dan jelaskan sekilas cara kerjanya!
Jawaban:
-
Tangga: Memudahkan kita mencapai ketinggian tertentu dengan gaya dorong yang lebih kecil dibanding memanjat vertikal.
-
Pisau: Bagian tajamnya berbentuk bidang miring tipis sehingga memudahkan memotong benda.
-
Sekrup: Ulirnya merupakan bidang miring yang dililitkan pada silinder, membantu menancap ke kayu dengan gaya putar kecil.
11. Sebuah linggis dengan panjang 1,2 m digunakan untuk mengangkat batu. Jika titik tumpu diletakkan 20 cm dari batu, berapa keuntungan mekanis linggis tersebut?
Jawaban:
Lengan beban = 20 cm = 0,2 m
Lengan kuasa = 1,2 m – 0,2 m = 1,0 m
KM = Lk / Lb = 1,0 / 0,2 = 5
Jadi, keuntungan mekanisnya 5.
12. Mengapa pesawat sederhana tidak dapat mengurangi usaha total yang diperlukan, melainkan hanya mempermudah pekerjaan?
Jawaban:
Pesawat sederhana bekerja berdasarkan prinsip kekekalan usaha. Usaha yang dikerahkan tetap sama besarnya, hanya saja gaya yang diperlukan menjadi lebih kecil dengan konsekuensi jarak tempuh yang lebih panjang. Contohnya bidang miring membutuhkan gaya lebih kecil, tetapi lintasan yang dilalui lebih jauh. Jadi, alat ini tidak menghilangkan usaha, hanya mengubah cara kita mengerjakannya.
C. Soal Tantangan
13. Sebuah sistem katrol majemuk terdiri dari dua katrol tetap dan dua katrol bergerak. Jika berat beban 1.200 N, tentukan gaya kuasa minimal dan keuntungan mekanisnya!
Jawaban:
Pada sistem dengan dua katrol bergerak, jumlah tali penopang umumnya 4. Maka:
KM = 4
F = W / KM = 1.200 / 4 = 300 N
Gaya kuasa minimal = 300 N, keuntungan mekanis = 4.
14. Seorang pekerja mendorong drum ke atas truk menggunakan papan miring. Panjang papan 3 m dan tinggi bak truk 0,9 m. Jika gaya dorong yang dikerahkan 450 N, berapa berat drum tersebut?
Jawaban:
F = (W × h) / s
450 = (W × 0,9) / 3
450 × 3 = W × 0,9
1.350 = 0,9 W
W = 1.500 N
15. Analisislah mengapa penggunaan roda berporos pada sepeda dapat menghemat tenaga pengendara!
Jawaban:
Roda berporos pada sepeda bekerja dengan memperbesar gaya melalui perbandingan jari-jari roda dan poros. Ketika pedal diputar, rantai memutar gir belakang yang tersambung ke roda. Perbandingan ukuran gir dan roda membuat putaran kecil di pedal menghasilkan putaran besar pada roda. Akibatnya, pengendara hanya perlu mengayuh dengan gaya ringan untuk menempuh jarak jauh. Prinsip ini membuat sepeda sangat efisien digunakan sebagai transportasi.
Tips Belajar Pesawat Sederhana
Agar semakin mahir, biasakan menghubungkan rumus dengan alat nyata di sekitarmu. Coba amati gunting, sapu, atau pemotong kuku di rumah. Tentukan mana titik tumpu, titik beban, dan titik kuasanya. Semakin sering kamu melatih mata untuk mengenali prinsip fisika di sekitar, semakin mudah pula menjawab soal-soal serupa saat ulangan. Jangan ragu mengulang latihan yang salah, karena dari situlah pemahaman sejati terbentuk. Selamat belajar!
