12 Contoh soal pesawat sederhana
1. Perhatikan gambar katrol tetap di samping ini! Untuk mengangkat diperlukan gaya F
sebesar …
A. 50 N
B. 100 N
C. 200 N
D. 1000 N
Pembahasan
Berat beban = 100 Newton. Untuk mengangkat beban diperlukan gaya minimal sebesar 100 Newton.
Jawaban yang benar adalah B.
2. Perhatikan gambar!
Keuntungan mekanis dari tuas tersebut adalah …
A. 1
B. 1,5
C. 2,5
D. 10
Pembahasan
Diketahui :
Berat (w) = 75 Newton
Gaya (F) = 7,5 Newton
Lengan Kuasa (LK) = 50 cm
Lengan Beban (LB) = 5 cm
Ditanya : Keuntungan mekanis (KM)
Jawab :
Rumus keuntungan mekanis tuas :
KM = w / F atau KM = LK/LB
Keterangan : KM = keuntungan mekanis, w = berat beban, F = gaya, LK = lengan kuasa, LB = lengan beban.
Keuntungan mekanis tuas dihitung menggunakan rumus di atas adalah :
KM = w/F = 75 Newton / 7,5 Newton = 10 atau
KM = LK/LB = 50 cm /5 cm = 10
Jawaban yang benar adalah D.
3. Perhatikan gambar tuas berikut ini!
Besarnya gaya untuk mengungkit batu itu adalah …
A. 2.250 Newton
B. 1.500 Newton
C. 750 Newton
D. 500 Newton
Pembahasan
Diketahui :
Berat beban (w) = 1500 Newton
Lengan beban (Lb) = 0,5 meter
Lengan kuasa (Lk) = 1,5 meter
Ditanya : Gaya (F)
Jawab :
Rumus keuntungan mekanis tuas :
Km = w / F atau Km = Lk/Lb
Keterangan rumus :
Km = keuntungan mekanis, w = berat beban, F = gaya, Lk = lengan kuasa, Lb = lengan beban.
Keuntungan mekanis :
Km = Lk/Lb = 1,5/0,5 = 3
Besar gaya :
Km = w / F
F = w / Km
F = 1500 Newton / 3
F = 500 Newton
Jawaban yang benar adalah D.
4. Perhatikan gambar!
Dari keempat pesawat sederhana di atas yang menggunakan prinsip bidang miring adalah …
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 2 dan 3
D. 3 dan 4
Pembahasan
Pesawat sederhana adalah alat yang digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia. Misalnya jika Anda kesulitan menaikkan suatu benda ke ketinggian tertentu maka digunakan alat bantu berupa bidang miring. Dengan mendorong benda melalui bidang miring maka gaya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan dengan mengangkat langsung benda tesebut. Pada kasus ini, benda bergerak sedangkan bidang miring diam.
Bidang miring pada gambar di atas merupakan bidang miring yang diam. Terdapat bidang miring yang merupakan pesawat sederhana yang dapat bergerak yakni sekrup (1) dan baji. Contoh baji adalah kapak (2), pisau dan pahat. Pada kasus ini, benda diam sedangkan bidang miring bergerak.
Jawaban yang benar adalah A.
5. Pesawat sederhana berikut yang memanfaatkan prinsip tuas adalah…..
Pembahasan
Salah satu jenis pesawat sederhana adalah tuas. Tuas adalah alat pembesar gaya, di mana gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarka. Terdapat tiga jenis tuas yakni tuas kelas satu, tuas kelas dua dan tuas kelas tiga. Ciri tuas kelas satu adalah titik tumpu berada di antara kuasa dan beban, misalnya gunting dan tang. Ciri tuas kelas dua adalah beban berada di antara titik tumpu dan kuasa, misalnya pencabut paku dan stapler. Ciri tuas kelas tiga adalah kuasa berada di antara beban dan titik tumpu, misalnya kuas.
Gambar B adalah contoh tuas kelas dua, di mana beban berada di antara titik tumpu (roda) dan kuasa (gaya angkat dan gaya dorong manusia).
Jawaban yang benar adalah B.
6. Pesawat sederhana berikut yang prinsip kerjanya sama dengan pesawat sederhana di atas adalah…
Pembahasan
Pesawat sederhana pada gambar di atas adalah pengungkit atau tuas. Tuas adalah alat pembesar gaya, di mana gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan. Terdapat tiga jenis tuas yakni tuas kelas satu, tuas kelas dua dan tuas kelas tiga.
Ciri tuas kelas satu adalah titik tumpu berada di antara kuasa dan beban, misalnya pengungkit, gunting dan tang.
Ciri tuas kelas dua adalah beban berada di antara titik tumpu dan kuasa, misalnya pencabut paku dan stapler.
Ciri tuas kelas tiga adalah kuasa berada di antara beban dan titik tumpu, misalnya kuas.
Gambar pada soal di atas adalah pengungkit dan pesawat sederhana yang prinsip kerjanya sama dengan pengungkit adalah gunting.
Jawaban yang benar adalah C.
7. Perhatikan permainan jungkat-jungkit seperti gambar berikut!
Massa anak A lebih besar dari anak B. Agar terjadi keseimbangan pada jungkat jungkit, maka posisi yang benar adalah…..
A. titik tumpu T digeser ke titik P
B. anak B bergeser ke ke titik R
C. anak A bergeser ke titik P
D. anak B bergeser ke titik Q
Pembahasan
Jungkat jungkit merupakan contoh pesawat sederhana tuas. Rumus keuntungan mekanisnya adalah :
KM = w lb = F lk
Keterangan :
KM = keuntungan mekanis,
w = beban
lb = lengan beban = jarak antara beban dan titik tumpu. Titik tumpu pada gambar adalah T
F = kuasa
lk = lengan kuasa = jarak antara kuasa dan titik tumpu. Titik tumpu pada gambar adalah T
Berdasarkan rumus di atas, agar hasil kali beban (w) dan lengan beban (lb) sama dengan hasil kali kuasa (F) dan lengan kuasa (lk) maka jika beban besar dan kuasa kecil maka lengan beban (lb) harus kecil dan lengan kuasa (lk) harus besar.
Perhatikan gambar di atas. Andaikan A adalah beban yang lebih besar dan B adalah kuasa yang lebih kecil maka keseimbangan terjadi ketika lengan beban kecil dan lengan kuasa besar.
Lengan beban menjadi kecil setelah anak A bergeser ke P.
Jawaban yang benar adalah C.
8.
Perhatikan gambar di bawah!
Dari keempat bidang miring di atas yang memiliki keuntungan mekanis sama ditunjukkan oleh gambar nomor….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)
Pembahasan
Bidang miring merupakan salah satu pesawat sederhana. Pesawat sederhana adalah alat-alat yang membantu manusia melakukan suatu pekerjaan. Bidang miring dimanfaatkan untuk mempermudah manusia menaikkan suatu benda ke ketinggian tertentu.
Keuntungan mekanis bidang miring adalah perbandingan panjang bidang miring dengan ketinggian bidang miring.
Keuntungan mekanis bidang miring 1 = 5 cm / 2 cm = 2,5
Keuntungan mekanis bidang miring 2 = 3 cm / 2 cm = 1,5
Keuntungan mekanis bidang miring 3 = 3 cm / 1 cm = 3
Keuntungan mekanis bidang miring 4 = 12 cm / 4 cm = 3
Keuntungan mekanis sama ditunjukkan oleh gambar nomor (3) dan (4).
Jawaban yang benar adalah D.
9.
Beberapa bidang miring mempunyai ukuran seperti gambar.
Yang memiliki keuntungan mekanis sama adalah bidang miring….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)
Pembahasan
Keuntungan mekanis bidang miring 1 = 3,2 m / 80 cm = 320 cm / 80 cm = 4
Keuntungan mekanis bidang miring 2 = 3,6 m / 90 cm = 360 cm / 90 cm = 4
Keuntungan mekanis bidang miring 3 = 3 m / 120 cm = 300 cm / 120 cm = 2,5
Keuntungan mekanis bidang miring 4 = 4 m / 125 cm = 400 cm / 125 cm = 3,2
Keuntungan mekanis sama ditunjukkan oleh gambar nomor (1) dan (2).
Jawaban yang benar adalah A.
10.
Perhatikan gambar bidang miring berikut!
Bidang miring yang memiliki keuntungan mekanis sama adalah….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. (3) dan (4)
Pembahasan
Keuntungan mekanis bidang miring 1 = 3 m / 1,2 m = 2,5
Keuntungan mekanis bidang miring 2 = 5 m / 2 m = 2,5
Keuntungan mekanis bidang miring 3 = 4 m / 1,5 m = 2,6
Keuntungan mekanis bidang miring 4 = 3,6 m / 1,2 m = 3
Keuntungan mekanis sama ditunjukkan oleh gambar nomor (1) dan (2).
Jawaban yang benar adalah A.
11. Pesawat sederhana
Perhatikan gambar tuas berikut.
Jarak AB = BC = CD = DE, besar kuasa yang harus diberikan pada titik E agar tuas seimbang adalah…
A. 300 N
B. 450 N
C. 750 N
D. 900 N
Pembahasan
Diketahui :
AB = BC = CD = DE = l
Lengan beban (Lb) = l
Lengan kuasa (Lk) = 3l
Berat beban (w) = 900 Newton
Ditanya : Gaya (F)
Jawab :
Keuntungan mekanis :
Km = Lk/Lb = 3l/l = 3
Besar gaya :
Km = w / F
F = w / Km
F = 900 Newton / 3
F = 300 Newton
Jawaban yang benar adalah A.
12. Perhatikan gambar pengungkit di bawah ini!
Beban kemudian digeser 10 cm mendekati titik tumpuh. Agar tuas berada pada posisi seimbang maka kuasanya…
A. ditambah 54 N
B. dikurang 64 N
C. ditambah 75 N
D. dikurang 96 N
Pembahasan
Hitung lengan kuasa (Lk)
Diketahui :
Lengan beban (Lb) = 25 cm
Berat beban (w) = 480 Newton
Gaya (F) = 160 N
Ditanya : Lengan kuasa (Lk)
Jawab :
Keuntungan mekanis (Km) :
Km = w / F = 480 Newton / 160 N = 3
Lengan kuasa (Lk) :
Km = Lk/Lb
3 = Lk/25 cm
Lk = (3)(25 cm)
Lk = 75 cm
Hitung besar gaya (F)
Diketahui :
Lengan beban (Lb) = 25 cm – 10 cm = 15 cm
Berat beban (w) = 480 Newton
Lengan kuasa (Lk) = 75 cm
Ditanya : Gaya (F)
Jawab :
Keuntungan mekanis (Km) :
Km = Lk/Lb
Km = 75 cm / 15 cm
Km = 5
Besar gaya (F) :
Km = w / F
F = w / Km
F = 480 Newton / 5
F = 96 Newton
Agar tuas berada pada posisi seimbang maka kuasanya dikurang 64 Newton (160 N – 96 N).
Jawaban yang benar adalah B.
Sumber soal:
Soal UN IPA SMP/MTs
