Keuntungan mekanik yang diperoleh dari katrol ganda adalah

Pernakah anda melihat orang mengambil air di sumur dengan menggunkan timba? Alat apa yang digunakan untuk mengambil air di sumur yang kedalamannya mencapai puluhan meter? Ya benar sekali. Orang akan menggunkan katrol untuk membantu mengangkat atau memindahkan air dari dalam sumur. Nah, pada kesempatan ini Mafia Online akan membahas lebih lengkap mengenai pengertian katrol, jeni-jenis katrol dan keuntungan mekanis katrol. 

Pengertian katrol adalah roda dengan galur yang melingkar (seperti pelek sepeda). Seperti halnya tuas, katrol juga memiliki titik tumpu, kuasa, dan beban. Katrol terdiri atas katrol tetap, katrol  bergerak, katrol kombinasi (takal), dan katrol (roda) bergandar.  

Katrol Tetap 

Sesuai dengan namanya, sistem katrol ini dibuat sedemikian rupa sehingga katrol tersebut tetap pada posisinya. Katrol tetap adalah katrol yang letaknya tetap (tidak bergerak). Katrol tetap sering digunakan pada sumur timba (contohnya coba lihat gambar kartol tetap di bawah ini).

 

Seperti halnya tuas, titik A adalah titik tumpu, titik B adalah titik beban, dan titik C adalah titik kuasa. Jarak AC adalah lengan kuasa (lk) dan jarak AB adalah lengan beban (lb) 

Setelah kita ketahui jarak lengan beban dan lengan kuasa maka keuntungan mekanis (Km) katrol tetap dapat dicari. Sama halnya seperti mencari keuntungan mekanis (Km) pada tuas, maka keuntungan mekanis (Km) pada kartol tetap adalah sebagai berikut.

(Ingat)** Jarak lengan beban (AB) sama dengan jarak lengan kuasa (AC) atau lb = lk atau AB = AC, oleh karena itu keuntungan mekanis katrol tetap adalah 1.

Meskipun keuntungan mekanis menggunakan katrol ini sama dengan satu, namun beban akan terasa lebih ringan daripada tanpa katrol (langsung dengan tali). Hal ini disebabkan oleh gaya yang dilakukan searah dengan berat badanmu. Akan tetapi dampak dari keuntungan mekanis sama dengan 1 (satu) adalah gaya yang kita keluarkan akan sama dengan berat benda, sehingga katrol tetapi tidak bisa digunakan untuk mengangkat benda yang massanya besar. Coba kamu bayangkan apa yang terjadi jika massa bandan kamu itu 50 kg lalu menarik benda dengan katrol yang massanya 56 kg? anda tidak akan mampu menarik benda tersebut justru anda yang tertarik oleh benda tersebut.

Oleh karena itu pemanfaatan katrol tetap hanya bisa digunkan untuk menarik atau mengangkat benda yang massanya kecil. Contoh pemanfaatan katrol tetap adalah sebagai berikut.

1. Menarik air dari dalam sumur dengan timba
2. Menaikan bendera agar sampai dipuncak tiang bendera
3. Menaikan sangkar burung pada saat even lomba burung

Katrol  Bergerak 

Contoh gambar katrol bergerak dan skema prinsip kerja katrol bergerak

Katrol bergerak adalah katrol yang bergerak jika sedang digunakan. Titik  A  adalah titik beban, titik B adalah titik kuasa, dan titik C adalah titik tumpu. Jarak AC adalah lengan beban dan jarak BC adalah lengan kuasa. Keuntungan mekanisnya sebagai berikut.

Karena BC = 2 AC,  maka keuntungan mekanisnya:

Jadi, katrol bergerak mempunyai keuntungan mekanis 2, artinya perbandingan antara berat beban dan gaya sama dengan dua. Jika kamu mengangkat beban menggunakan katrol jenis ini, kamu hanya perlu memberikan gaya sebesar setengah kali berat beban. Kenapa orang-orang tidak menggunkan katrol bergerak untuk mengangkat air dari dalam sumur? Kenapa orang-orang menggunakan katrol tetap untuk mengangkat air dari dalam sumur yang keuntungan mekanisnya hanya 1? Apa bahaya dari katrol bergerak?

Ingat perlu diperhatikan, walaupun katrol bergerak memiliki keuntungan mekanis 2 yang artinya untuk mengangkat benda diperlukan gaya setengah dari berat benda tersebut, tidak bisa diterapkan di dalam menaikan air dari dalam sumur dengan menggunakan katrol bergerak karena gaya yang kita berikan arahnya berlawanan dengan arah berat benda. Selain melawan berat benda kita juga akan melawan berat tubuh kita sendiri. Jadi sangat berbahaya menggunkan katrol bergerak, jika salah sedikit saja bisa-bisa kita yang tercemplung ke dalam sumur. Jangan coba-coba menggunkan katrol bergerak untuk mengangkat air dari dalam sumur.

Katrol Kombinasi (takal) atau Sistem Katrol 

Katrol kombinasi merupakan gabungan katrol tetap dan katrol bergerak yang juga disebut takal. Jadi pengertian takal adalah katrol majemuk yang terdiri atas katrol-katrol tetap dan katrol-katrol bergerak. Takal biasa digunakan untuk mengangkat beban yang massanya besar. Biasanya, sistem katrol ini digunakan untuk mengangkat beban yang massanya mencapai beberapa ton, misalnya kerangka jembatan dan peti kemas. Dengan sistem katrol, kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut dapat semakin diperkecil. Takal dapat menggunakan dua katrol di mana satu sebagai katrol tetap dipasang di atas dan satu lagi sebagai katrol bergerak. Takal juga dapat menggunakan tiga atau empat katrol.

Keuntungan mekanik tergantung jumlah katrol dan tali yang menanggung beban. Jika gaya gesekan katrol diabaikan, untuk sistem katrol berlaku persamaan berikut: 
 w = 2nF

dengan:

w = beban (N)

F = gaya (N)
n = banyaknya katrol

Keuntungan mekanik dari sistem takal adalah: 

 

Jadi keuntungan mekanik sistem katrol bergantung pada banyaknya katrol yang ada.

Katrol (Roda) Bergandar 

Katrol (roda) bergandar adalah beberapa katrol yang disatukan sumbunya. Katrol besar untuk gaya yang bekerja, sedangkan katrol kecil untuk beban. Keuntungan mekanis katrol bergandar adalah pada perbandingan jari-jari roda besar (R) dan jari-jari roda kecil (r).

 

Untuk memantapkan pemahaman Anda mengenai keuntungan mekanis katrol silahkan pelajari contoh soal dan pembahasannya pada postingan yang berjudul "Contoh Soal dan Pembahasan Tentang Katrol".

Related Posts :

Katrol adalah pesawat sederhana yang berupa suatu roda kecil beralur yang dapat berputar pada porosnya.

Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang pesawat sederhana katrol.

Sebelumnya, kita telah menuntaskan materi pesawat sederhana lainnya, yaitu tuas (pengungkit) dan bidang miring. Kalian bisa membacanya di sini:

• Tuas (Pengungkit)
• Bidang Miring

Sebagaimana  yang pernah dijelaskan, pesawat sederhana  adalah alat bantu yang dapat memudahkan usaha atau kerja. Dengan alat bantu tersebut, gaya yang digunakan bisa diminimalisir sehingga energi tidak terlalu banyak terbuang.

Dari sekian jenis pesawat sederhana, salah satu yang paling sering dimanfaatkan adalah katrol. Kakak yakin kalian pernah melihat alat yang satu ini.

Lantas, bagaimana cara katrol dalam memudahkan usaha/kerja? Apa saja keuntungan  menggunakan katrol? Nah, semuanya akan kita bahas dalam materi ini.

Yuk, kita mulai saja pembahasannya...

Apa yang dimaksud dengan katrol? Dalam ilmu fisika, katrol adalah roda yang berputar tetapi tidak berjalan yang berfungsi untuk menarik dan mengangkat benda. 

Katrol digunakan bersama-sama dengan tali atau rantai yang dilingkarkan di sekeliling alur katrol. Salah satu ujung diikatkan dengan beban yang akan ditarik atau diangkat, sedangkan ujung lainnya tempat gaya kuasa bekerja.

Benda akan lebih mudah terangkat dengan katrol daripada tanpa katrol. Hal ini telah banyak dibuktikan dalam kehidupan sehari-hari.

Sebagai contoh, penggunaannya pada sumur timba. Sekarang kakak tanya, lebih mudah mana menimba air di sumur tanpa katrol atau dengan katrol?

Pasti semuanya akan menjawab lebih mudah menimba dengan katrol. Mengapa bisa begitu? Alasannya bisa diketahui dengan memahami prinsip kerja katrol.

Sebenarnya, prinsip kerja katrol sama dengan prinsip tuas (pengungkit). Perhatikan gambar di bawah ini:

Titik  A adalah titik kuasa, B adalah titik tumpu, dan C adalah titik beban.  

Selain itu, katrol juga memiliki prinsip kerja yang hampir sama dengan roda dan poros. Bedanya adalah katrol mempunyai roda dan as yang tetap dan tidak berpindah-pindah, sedangkan roda ikut bergulir dan berpindah ke tempat yang lain. 

Katrol menempatkan beban di ujung tali sedangkan ujung tali yang lain digunakan untuk menarik beban tersebut. 

Pada saat menarik benda, arah gaya akan diubah. Benda yang harusnya diangkat ke atas dapat ditarik ke bawah dengan menggunakan katrol. Arah tarikan akan searah dengan arah gravitasi.

Dengan memberikan gaya ke arah bawah, kerja kita terbantu oleh gaya berat tubuh kita yang juga berarah ke bawah. Akibatnya, kerja akan terasa lebih ringan.

Katrol terdiri dari 3 jenis, yaitu katrol tunggal tetap, katrol bebas bergerak, dan katrol majemuk. Berikut ini penjelasannya:
Katrol tetap tunggal adalah satu katrol yang ditambatkan pada tempat tertentu sehingga posisinya tetap. Katrol ini tidak dapat bergerak bebas. Tujuan katrol tetap adalah untuk mempermudah melakukan usaha dengan cara mengubah arah gaya, dan tidak berfungsi melipatgandakan besar gaya. Perhatikan gambar katrol tunggal tetap berikut ini:

Katrol tetap tunggal gaya kuasa yang digunakan untuk menarik beban sama dengan besar bebannya (w = F) karena lengan kuasa dan lengan beban sama panjang. Dengan kata  lain, keuntungan mekanis katrol tetap adalah 1. Keuntungan katrol tetap adalah mengubah arah gaya yang seharusnya ke atas, menjadi ke bawah karena adanya katrol. Pada katrol tetap berlaku rumus tuas, yaitu:

w . lb = F . lk

Karena lengan beban sama dengan lengan kuasa (lb = lk), maka gaya kuasa sama dengan beban yang diangkat, dirumuskan:

F = w

Keterangan:

• w = berat benda (N)
• lb = lengan beban (m)
• F = gaya kuasa (N)
• lk = lengan kuasa (m)

Pada  katrol tetap, panjang lengan kuasa sama dengan lengan beban sehingga keuntungan mekanis (mekanik) pada katrol tetap adalah 1, artinya besar gaya kuasa sama dengan gaya beban. Rumus keuntungan mekanis katrol tetap adalah:

KM = w/F atau KM = lk/lb = 1

Keterangan:

• KM = Keuntungan mekanis (mekanik)

Peralatan sehari-hari yang menggunakan katrol tetap adalah kerekan pada tiang bendera dan sumur timba.
Katrol bebas bergerak adalah katrol yang tidak dipasang di tempat yang tetap sehingga dapat dipindah-pindahkan. Beban digantung pada bagian poros atau sumbu katrol dan dihubungkan dengan tali.

Pada katrol bebas bergerak gaya yang kita perlukan untuk menarik beban lebih kecil daripada berat beban yang kita tarik. Gaya pada katrol bebas diperkecil setengahnya. Jika beban 100 N, maka dibutuhkan kuasa sebesar 50 N. Pada katrol bebas bergerak juga berlaku rumus:

w . lb = F . lk

Panjang lengan kuasa dua kali panjang lengan beban (lk = 2lb) atau lk/lb = 2.
Pada katrol bebas, panjang lengan kuasa sama dengan dua kali panjang lengan beban sehingga keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah 2, artinya besar gaya kuasa sama dengan setengah dari gaya beban. Rumus keuntungan mekanis (mekanik) katrol bebas bergerak adalah:

KM = w/F = 2 atau KM = lk/lb = 2

atau:

F = 1/2 w

Contoh katrol bebas bergerak dalam kehidupan sehari-hari adalah alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.
Katrol majemuk (sistem katrol) atau takal adalah gabungan dari beberapa katrol. Katrol majemuk dapat menggabungkan dua, tiga, atau empat katrol.

Katrol majemuk digunakan untuk mengangkat benda-benda yang sangat berat. Makin berat suatu beban, makin banyak katrol yang perlu digabungkan. Katrol majemuk banyak digunakan pada derek-derek besar. Derek-derek ini dapat mengangkat beban yang sangat berat. Katrol majemuk terbagi menjadi dua macam, yaitu katrol majemuk berganda dan katrol blok berganda.

• Katrol majemuk berganda tersusun atas katrol tetap dan katrol bebas. 
• Katrol majemuk blok berganda tersusun atas beberapa roda katrol yang disusun secara berdampingan dalam satu poros. 

Keuntungan mekanis (mekanik) pada katrol majemuk adalah sejumlah tali yang digunakan untuk mengangkat beban. Rumus keuntungan mekanis (mekanik) katrol majemuk adalah:

KM = w/F = n atau KM = lk/lb = n

n = jumlah tali atau jumlah katrol Katrol majemuk dalam kehidupan sehari-hari digunakan untuk mengangkat beban-beban yang sangat berat. Semakin berat beban, semakin banyak katrol yang harus digunakan.
Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang katrol:
Katrol tetap yang ditarik dengan gaya 40 N mampu menarik beban sebesar?
Diketahui:
Ditanyakan:
Penyelesaian: Pada katrol tetap, w = F, jadi beban yang bisa diangkat sama dengan gaya yang digunakan, yaitu 40 N. Sebuah katrol tetap digunakan untuk menimba air. Bila setiap timba air beratnya 100 N, berapa kuasa yang dibutuhkan?
Diketahui:
Ditanyakan:
Penyelesaian:

    w/F = KM

 100/F = 1
        F = 100 . 1        F = 100 N Jadi, kuasa yang dibutuhkan untuk menimba air tersebut adalah 100 N. Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban sebesar 50 N. Jika lengan kuasanya 15 m. Berapakah gaya yang perlu dikeluarkan dan berapakah panjang lengan bebannya?
Diketahui:
Ditanyakan:

a. F...?
b. lb...? Penyelesaian:

a. w/F = KM

   50/F = 1
        F = 50 . 1        F = 50 N Jadi, gaya yang dikeluarkan untuk mengangkat beban adalah 50 N.

b. lk/lb = KM

   15/lb = 1
        lb = 15 . 1
       lb = 15 m Jadi, panjang lengan beban katrol adalah 15 meter. Sebuah katrol bergerak digunakan untuk mengangkat beban. Jika gaya yang diperluan untuk mengangkat beban tersebut 196 N, berapakah massa beban jika g = 9,8 m/s2?
Diketahui:
Ditanyakan:
Penyelesaian:

F = 1/2 w

w = 2 . F     = 2 . 196     = 392 N w = m . g 392 = m . 9,8

m = 392/9,8

    = 40 kg Jadi, massa beban tersebut adalah 40 kg. Sebuah benda yang beratnya 2.000 N akan diangkat dengan katrol majemuk (takal). Jika gaya (kuasa) yang dikerjakan hanya 400 N, berapakah  banyaknya katrol yang harus digunakan?
Diketahui:
Ditanyakan:
Penyelesaian:

n = w/F

   = 2.000/400    = 5 Jadi, jumlah katrol yang harus digunakan adalah 5 buah. Katrol adalah pesawat sederhana yang berupa suatu roda kecil beralur yang dapat berputar pada porosnya.

Gimana adik-adik, udah paham kan materi katrol di atas? Jangan bingung lagi yah.

Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Katrol: Rumus, Keuntungan Mekanis, Contoh Soal 2020-09-13T22:02:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Afdan Fisika