Bidang miring adalah salah satu jenis pesawat sederhana yang memiliki keuntungan mekanis. Keuntungan mekanis bidang miring adalah nilai atau bilangan/angka yang menunjukkan berapa besar gaya yang digandakan oleh bidang miring. Besar nilai keuntungan mekanis dari pesawat sederhana dipengaruhi oleh panjang sisi miring (s) dan ketinggian (h) bidang miring. Selain itu, keuntungan mekanis tersebut sebanding dengan perbandingan antara gaya benda (w) dengan gaya kuasa (F).
Semakin besar nilai keuntungan mekanis menunjukkan semakin besar gaya yang digandakan oleh bidang miring. Misalnya, diketahui keuntungan mekanis dari suatu bidang miring adalah 2 maka besarnya gaya kuasa yang digandakan adalah dua kali lipat. Sehingga, besar gaya kuasa F yang dibutuhkan untuk mengangkan sebuah beban w sama dengan setengah beban tersebut. Dengan demikian, bidang miring dapat meringankan suatu pekerjaan karena dapat memperkecil besar usaha yang dibutuhkan.
Baca Juga: Rumus Energi Potensial, Kinetik, dan Mekanik
Bagaimana cara mencari keuntungan mekanis bidang miring? Apa saja cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan keuntungan mekanis pada suatu bidang miring? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Table of Contents
- Rumus Keuntungan Mekanis Bidang Miring
- Cara Meningkatkan Keuntungan Mekanis Bidang Miring
- Contoh Soal dan Pembahasan
Rumus Keuntungan Mekanis Bidang Miring
Bidang miring adalah sebuah alat sederhana berupa papan yang disusun dengan suatu kemiringan. Penggunaan bidang miring biasanya dibutuhkan untuk mengangkat beban berat. Benda yang dipindahkan melalui bidang miring akan lebih ringan dan mudah dilakukan. Hal ini dikarenakan adanya suatu nilai yang menjadi keuntungan mekanis bidang miring.
Besar keuntungan mekanis bidang miring sama dengan panjang sisi miring (s) per ketinggian (h) bidang miring. Nilai tersebut sebanding dengan perbandingan gaya beban (w) dan gaya kuasa (F) yang diberikan. Besar keuntungan mekanis bidang miring secara matematis dapat ditulis seperti berikut.
Keterangan:
- KM = keuntungan mekanis
- w = berat beban (Newton)
- F = gaya kuasa yang diberikan (Newton)
- s = panjang sisi miring bidang miring (meter)
- h = ketinggiah bidang miring (meter)
Baca Juga: Keuntungan Mekanis Katrol dengan Berbagai Jenis
Cara Meningkatkan Keuntungan Mekanis Bidang Miring
Nilai keuntungan mekanis bidang miring yang semakin besar membuat besar usaha F yang harus dikeluarkan semakin kecil. Kondisi ini tentu menjadi hal yang menguntungkan. Sehingga mungkin dengan meningkatkan besar keuntungan mekanis akan dapat memberikan keuntungan yang lebih.
Besar keuntungan mekanis bidang miring dapat ditingkatkan dengan beberapa cara. Berikut ini adalah beberapa cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan keuntungan mekanis bidang miring.
- Memperpanjang lintasan bidang miring
- Memperpendek tinggi bidang miringnya
- Memperbesar berat bebannya
- Memperkecil gayanya
Baca Juga: Besaran Pokok dan Besaran Turunan
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan soalnya. Sobat idschool dapat gunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Soal Menentukan Besar Keuntungan Mekanis
Perhatikan gambar di bawah!
Urutan bidang miring yang memiliki keuntungan mekanis dari yang terbesar hingga terkecil ditunjukkan gambar nomor ….
A. (4), (3), (2), (1)
B. (3), (4), (2), (1)
C. (1), (2), (4), (3)
D. (1), (2), (3), (4)
Pembahasan:
Keuntungan mekani dari pesawat sederhana berupa bidang miring dapat diperoleh dengan perhitungan s per h. Di mana s adalah panjang bidang miring, sedangkan h adalah tinggi bidang miring. Sehingga, besar Keuntungan Mekanis (KM) dari empat bidang miring dengan ukuran seperti pada soal dapat diketahui melalui perhitungan berikut.
Jadi, urutan bidang miring yang memiliki keuntungan mekanis dari yang terbesar hingga terkecil ditunjukkan gambar nomor (1), (2), (4), (3).
Jawaban: C
Contoh 2 – Soal Menentukan Besar Gaya yang Dibutuhkan
Perhatikan gambar bidang miring berikut!
Sebuah balok dengan berat 300 N diletakkan pada bidang miring licin seperti gambar. Besar gaya yang diperlukan untuk menarik balok tersebut dari P ke Q adalah ….
A. 120 N
B. 180 N
C. 300 N
D. 480 N
Pembahasan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.
- Berat balaok: w = 300 N
- Panjang bidang miring: s= 5 m
- Tinggi bidang miring: h = 3 m
Menghitung besar gaya yang diperlukan untuk menarik balok tersebut dari P ke Q.
Jadi, besar gaya yang diperlukan untuk menarik balok tersebut dari P ke Q adalah 180 N.
Jawaban: B
Baca Juga: Berbagai Macam Pesawat Sederhaan dan Keuntungan Mekanisnya
Contoh 3 – Soal Menentukan Besar Keuntungan Mekanis yang Sama
Perhatikan gambar di bawah ini!
Dari keempat bidang miring di atas yang memiliki keuntungan mekanis sama ditunjukkan oleh gambar ….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)
Pembahasan:
Pada gambar nomor (1) diketahui bahwa panjang bidang miring adalah s = 5 cm dan ketinggian bidang miring h = 2 m. Keuntungan mekanis untuk bidang miring pada gambar pertama adalah KM(1) = 5/2 = 2,5.
Bidang miring pada gambar nomor (2) memiliki panjang bidang miring s = 3 cm dan ketinggian bidang miring adalah h = 2 cm. Sehingga, keuntungan mekanisnya adalah KM(2) = 3/2 = 1,5.
Untuk gambar nomor (3) diketahui panjang bidang miring adalah s = 3 cm dan tinggi bidang miring h = 1 cm. Besar keuntungan mekanis untuk bidang miring gambar nomor (3) adalah KM(3) = 3/1 = 3.
Selanjutnya, bidang miring pada gambar nomor (4) memiliki panjang bidang miring s = 12 dan tingginya h = 4 cm. Besar keuntungan mekanis pada bidang miring nomor (4) adalah KM(4) = 12/4 = 3.
Dari perhitungan yang telah dilakukan diperoleh nilai keuntungan mekanis untuk gambar nomor (1); (2); (3); dan (4) berturut-turut adalah 2,5; 1,5; 3; dan 3. Jadi, dari keempat bidang miring di atas yang memiliki keuntungan mekanis sama ditunjukkan oleh gambar (3) dan (4).
Jawaban: D
Contoh 4 – Soal Cara Menambah Keuntungan Mekanis Bidang Miring
Perhatikan pesawat sederhana pada gambar berikut!
Keuntungan mekanis yang dihasilkan menjadi dua kali semula jika ….
A. massa beban menjad empat kalinya
B. massa beban menjadi seperempat kalinya
C. gaya menjadi 2F
D. gaya menjadi ½F
Pembahasan:
Informasi-informasi yang diberikan pada soal adalah seperti berikut,
- Massa balok: m = 3 kg
- Panjang bidang miring: s = 6 m
- Tinggi bidang miring: h = 2 m
Keuntungan mekanis awal yang dimiliki bidang miring tersebut adalah KM = s/h = 6/2 = 3. Misalkan F adalah gaya yang menarik benda dan w adalah berat benda maka memenuhi nilai w/F = 3 atau w = 3F dan F = 1/3w.
Dikehendaki keuntungan mekanis yang dihasilkan menjadi dua kali semula, artinya keuntungan mekanis menjadi 6. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk membuat keuntungan mekanis berubah. Caranya adalah dengan mengubah berat (w) benda, gaya (F) yang diberikan, atau keduanya.
Cara pertama dengan merubah berat benda menjadi w’ dan F tetap:
Sehingga cara pertama yang dapat dilakukan adalah adalah dengan merubah massa beban menjadi dua kali semula (tanpa mengubah besar gaya).
Cara kedua dengan merubah besar gaya menjadi F’ dan w tetap:
Sehingga, cara kedua yang dapat dilakukan adalah dengan mmengubah gaya menjadi setengah gaya semula atau ¹/₂F tanpa mengubah massa beban.
Jadi, keuntungan mekanis yang dihasilkan menjadi dua kali semula jika gaya menjadi ½F.
Jawaban: D
Demikianlah tadi ulasan cara menghitung besar keuntungan mekanis bidang miring. Di mana besar keuntungannya diperoleh dari perhitungan panjang sisi miring dari bidang per ketinggian bidang miring. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!
Baca Juga: Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari-Hari