Brilio.net - Kamu pernah kepo nggak sih sama cara kerja alat timba di sumur belakang rumah kakekmu? Atau pernahkah kamu penasaran dengan cara kerja tali kerekan pada tiang bendera yang bisa membawa bendera merah putih berkibar saat upacara?
Secara sadar atau tidak, ternyata aktivitas sehari-hari seperti menimba air dari sumur atau mengibarkan bendera, menjadi wudud praktek ilmu fisika dalam kehidupan sehari-hari lho. Dalam hal ini, keduanya sedang mempraktekkan sebuah pesawat sederhana bernama katrol.
BACA JUGA :
Rumus pemuaian luas beserta pengertian, contoh penerapan, dan cara menghitungnya
Ternyata, cara kerja katrol tidak sesederhana itu lho. Ada rumus yang mesti kamu pahami. Rumus katrol adalah konsep penting dalam fisika mekanika.
Rumus ini digunakan untuk memahami, menghitung perubahan gaya, serta pergerakan benda yang terkait dengan penggunaan katrol. Nah, dirangkum brilio.net dari berbagai sumber pada Kamis (26/10) mari kita bahas pengertian rumus katrol, jenis-jenis katrol, contoh soal, lengkap dengan cara pengerjaannya.
BACA JUGA :
Rumus resultan gaya lengkap dengan pengertian, contoh soal, dan cara pengerjaan
foto: freepik.com
Pengertian Rumus Katrol
Rumus katrol adalah serangkaian rumus dan konsep fisika yang digunakan untuk memahami bagaimana penggunaan katrol dapat mempengaruhi gaya dan pergerakan benda. Katrol adalah perangkat mekanik yang terdiri dari roda dengan alur di sekitarnya yang digunakan untuk mengubah arah atau mengubah gaya yang diterapkan pada beban yang diangkat atau digerakkan.
Fungsi katrol dalam fisika adalah untuk mengurangi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda berat atau menggerakkan benda, dengan memungkinkan pembebanan atau pengangkatan yang lebih efisien.
Katrol dapat digunakan dalam berbagai situasi, mulai dari konstruksi dan industri hingga aplikasi di dunia sehari-hari seperti pengangkatan beban atau penggunaan tali. Untuk memahami konsep ini, kamu perlu memahami beberapa jenis katrol dan rumus yang terkait dengan penggunaannya.
Jenis-jenis Katrol
Ada dua jenis utama katrol, yakni katrol tetap dan katrol bergerak. Berikut pembahasan dua jenis katrol tersebut.
1. Katrol Tetap (Fixed Pulley)
Katrol tetap adalah katrol yang biasanya diikatkan pada dinding atau penyangga yang tidak bergerak. Dalam katrol tetap, arah gaya yang diterapkan pada benda yang diangkat tidak berubah.
Fungsi utama katrol tetap adalah mengurangi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda dengan memungkinkan pengguna untuk menarik tali dengan lebih nyaman, tetapi tidak mengurangi gaya yang diperlukan secara aktual.
2. Katrol Bergerak (Movable Pulley)
Katrol bergerak adalah katrol yang terpasang pada benda yang diangkat atau digerakkan. Ketika katrol bergerak digunakan, benda yang diangkat akan mengalami perubahan arah gaya yang diterapkan.
Dengan kata lain, katrol bergerak menggandakan efek pengurangan gaya yang diberikan oleh katrol tetap. Ini berarti bahwa kamu akan memerlukan dua kali lebih sedikit gaya untuk mengangkat benda yang sama dengan menggunakan katrol bergerak dibandingkan dengan penggunaan katrol tetap.
Rumus Katrol
Adapun rumus-rumus katrol utama yang digunakan dalam fisika meliputi:
1. Rumus Keuntungan Mekanik (Mechanical Advantage)
Keuntungan mekanik adalah perbandingan antara gaya yang diperlukan untuk mengangkat atau menggerakkan benda dengan menggunakan katrol dan gaya yang diperlukan jika benda tersebut diangkat atau digerakkan tanpa katrol.
Keuntungan mekanik dapat dihitung dengan rumus berikut:
Keuntungan Mekanik (MA) = W/F
Di mana:
- MA adalah keuntungan mekanik.
- W adalah gaya yang terangkat oleh katrol.
- F adalah gaya yang diberikan pada katrol.
2. Rumus Keuntungan Mekanik Katrol Tetap
Dalam kasus katrol tetap, keuntungan mekanik adalah 1, karena katrol tetap hanya mengubah arah gaya tanpa mengurangi gaya yang diperlukan. Oleh karena itu, rumusnya adalah:
MA Katrol Tetap = 1
3. Rumus Keuntungan Mekanik Katrol Bergerak
Dalam kasus katrol bergerak, keuntungan mekanik dapat dihitung sebagai dua kali lipat dari jumlah katrol bergerak yang digunakan. Rumusnya adalah:
MA Katrol Bergerak = 2n
Dimana, (n) adalah jumlah katrol bergerak yang digunakan.
4. Rumus Hubungan Jarak yang Diangkat dengan Katrol
Ketika kamu menggunakan katrol untuk mengangkat benda, kamu dapat menghitung jarak vertikal yang diangkat oleh benda dengan rumus berikut:
Jarak Diangkat (d) = Panjang Tali (l)/2
Rumus di atas berlaku untuk katrol bergerak. Jika kamu menggunakan lebih dari satu katrol bergerak, kamu dapat menggandakan jarak yang diangkat.
Contoh Soal Katrol dan Cara Pengerjaan
Mari kita lihat beberapa contoh soal yang melibatkan penggunaan rumus katrol beserta cara pengerjaannya:
Contoh Soal 1:
Sebuah kotak yang beratnya 500 N akan diangkat menggunakan katrol tetap. Jika seorang pekerja harus memberikan gaya sebesar 100 N untuk mengangkat kotak, berapakah keuntungan mekanik dari penggunaan katrol ini?
Pemecahan:
Kita dapat menggunakan rumus keuntungan mekanik (MA) untuk menghitungnya:
Perhatikan gambar berikut ini!
foto: istimewa
Jadi, keuntungan mekanik dari penggunaan katrol tetap adalah 5.
Contoh Soal 2:
Sebuah bendera dengan berat 200 N akan diangkat menggunakan dua katrol bergerak. Jika seorang pekerja memberikan gaya sebesar 50 N, berapakah keuntungan mekanik dari penggunaan dua katrol bergerak ini?
Pemecahan:
Kita dapat menggunakan rumus keuntungan mekanik katrol bergerak:
Perhatikan gambar berikut ini!
foto: istimewa
Jadi, keuntungan mekanik dari penggunaan dua katrol bergerak adalah 4.
Contoh Soal 3:
Sebuah benda diikat pada ujung tali yang melalui katrol. Saat tali ditarik sejauh 4 meter, berapa jarak vertikal yang diangkat oleh benda tersebut jika menggunakan satu katrol bergerak?
Pemecahan:
Kita dapat menggunakan rumus hubungan jarak yang diangkat dengan katrol:
Perhatikan gambar berikut ini!
foto: istimewa
Jadi, jika tali ditarik sejauh 4 meter, benda tersebut akan diangkat sejauh 2 meter secara vertikal.
Kesimpulan
Rumus katrol adalah konsep penting dalam fisika mekanika yang memungkinkan kamu dapat menghitung dan memahami penggunaan katrol dalam mengurangi gaya yang diperlukan untuk mengangkat atau menggerakkan benda.
Ada dua jenis utama katrol, yakni katrol tetap dan katrol bergerak, dan masing-masing memiliki dampak yang berbeda pada keuntungan mekanik. Rumus-rumus seperti keuntungan mekanik, keuntungan mekanik katrol tetap, keuntungan mekanik katrol bergerak, dan rumus hubungan jarak yang diangkat dengan katrol digunakan untuk melakukan perhitungan yang relevan.
foto: freepik.com
Pemahaman tentang rumus-rumus ini memungkinkan kita untuk menghitung bagaimana penggunaan katrol dapat mengubah kekuatan yang diperlukan untuk mengangkat benda atau memindahkan beban. Ini adalah konsep yang penting dalam berbagai konteks, dari konstruksi hingga ilmu pengetahuan lingkungan, dan memahami rumus katrol adalah langkah penting dalam studi fisika.