Hai teman-teman, berikut ini akan disajikan Soal essay tentang katrol, jawaban dan pembahasan. Mudah-mudahan saja Soal essay tentang katrol, jawaban dan pembahasan ini bermanfaat banyak.
Soal No. 1) .Seseorang mengangkat balok kayu yang beratnya 200 N setinggi 4 m. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat balok kayu dan usaha yang dilakukan orang tersebut pada balok kayu?
Jawaban:
Diketahui:
w = 200 N
s = h = 4 m
Pertanyaan:
F = …?
W = …?
Pembahasan:
Keuntungan mekanik katrol tetap = 1
KM = W/F
F = W/KM
= 200 N/1 = 200 N
Besar gaya untuk mengangkat balok kayu 200 N.
W = F s
= 200 N x 4 m
= 800 Nm = 800 J
Jadi, besar usaha yang dilakukan pada balok kayu adalah 800 J.
Soal No. 2) Bila berat beban 1.500 N ditarik ke atas dengan menggunakan katrol bergerak. Hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut!
Jawaban:
Untuk katrol bergerak, gaya yang diperlukan sama dengan setengah berat benda, dengan persamaan:
2F = w
2F = 1.500 N
F = 1.500 N/2
F = 750 N
Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol bergerak adalah 750 N
Soal No. 3) Benda dengan massa 200 kg ditarik ke atas dengan menggunakan katrol (anggap percepatan gravitasi ditempat tersebut 10 m/s). Hitunglah gaya tarik dan keuntungan mekanisnya jika yang digunakan : (a) sebuah katrol tetap, (b) sebuah katrol bergerak, dan (c) sebuah takal yang terdiri dari empat buah katrol.
Jawaban:
Untuk menjawab soal tersebut Anda harus mencari berat beban tersebut, yaitu:
w = m.g
w = 200 kg. 10 m/s
w = 2.000 N
(a) untuk katrol tetap (tidak bergerak) gaya yang diperlukan sama dengan berat benda, dengan persamaan:
F = w
F = 2.000 N
Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol tetap adalah 2.000 N
Keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah
KM = w/F
KM = 2.000 N/2.000 N
KM = 1
Jadi keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah 1
(b) untuk katrol bergerak, gaya yang diperlukan sama dengan setengah berat benda, dengan persamaan:
2F = w
2F = 2.000 N
F = 2.000 N/2
F = 1.000 N
Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol bergerak adalah 1.000 N
Keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah
KM = w/F
KM = 2.000 N/1.000 N
KM = 2
Jadi keuntungan mekanis untuk katrol bergerak adalah 2
(c) untuk sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol (n = 4), berlaku persamaan:
w = 2nF
F = w/2n
F = 2.000 N/2.4
F = 2.000 N/8
F = 250 N
Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol adalah 250 N
Keuntungan mekanis untuk sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol adalah
KM = w/F
KM = 2.000 N/250 N
KM = 8
Jadi keuntungan mekanis untuk untuk sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol adalah 8
Soal No. 4) Katrol tetap adalah katrol yang tidak mengalami perubahan posisi saat digunakan. Hal itu karena posisi katrol terikat pada tempat tertentu. Katrol tetap memiliki titik tumpu di bagian porosnya. Untuk melihat bentuk katrol tetap, perhatikan gambar berikut.
Jika diperhatikan, katrol bisa diibaratkan sebagai sebuah pengungkit yang bertumpu di titik O atau poros katrol. Titik beban dan titik kuasanya berturut-turut adalah B dan A. Oleh karena itu, panjangnya OB disebut sebagai lengan beban dan OA disebut lengan kuasa.
Pada katrol tetap, hanya terdapat satu tali penahan, sehingga gaya (F) yang Quipperian berikan akan sama dengan beban yang terangkat (w). Artinya, keuntungan mekanis katrol tetap sama dengan satu. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
w = beban (N);
F = gaya kuasa (N); dan
KM = keuntungan mekanis.
Kira-kira katrol tetap ini biasa digunakan untuk apa ya? Nah, katrol tetap ini biasa digunakan sebagai roda pengerek timba di sumur dan tiang bendera. Jika tidak ada katrol, proses pengambilan air dari dalam sumur pasti terasa lebih sulit karena gaya kuasa seseorang harus mampu menyeimbangkan beban yang diangkat.
Soal No. 5) Seorang anak mengangkat batu bata dengan menggunakan katrol bergerak. Jika gaya yang digunakan sebesar 125 N, berapa berat beban yang dapat diangkat?
Pembahasan
Diketahui:
F = 125 N
Pertanyaan:
w = …?
Jawaban:
Keuntungan mekanik katrol tetap = 2
KM = w/f
w = KM F
= 2 x 125 N
= 250 N
Jadi, beban yang dapat diangkat anak tersebut sebesar 250 N.
Soal No. 6) Katrol bergerak adalah katrol yang mengalami perubahan posisi saat digunakan. Mengapa posisi katrol ini bisa berubah-ubah? Hal itu karena katrol ditempatkan pada suatu tali yang posisinya bisa berubah-ubah sesuai kehendak pengguna. Benda yang akan diangkat diletakkan di poros katrol, sehingga beban totalnya adalah berat katrol ditambah beban yang diangkat. Untuk melihat bentuk katrol bergerak, perhatikan gambar berikut.
Berdasarkan gambar di atas, poros katrol ditunjukkan oleh titik O. Sementara itu, titik tumpu katrol berada di titik B. Dengan demikian, panjang lengan beban dan kuasanya berturut-turut adalah OB dan AB. Pada katrol bergerak, beban yang ditarik ke atas akan ditopang oleh dua tali yang bergerak, sehingga terasa lebih ringan. Artinya, keuntungan mekanis katrol bergerak ini adalah 2. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
w = beban (N);
F = gaya kuasa (N);
KM = keuntungan mekanis;
lk = lengan kuasa (m); dan
lb = lengan beban (m).
Saat kamu menarik beban menggunakan katrol bergerak ini, gaya yang diperlukan hanya setengah dari beban yang ditarik. Oleh karena itu, katrol bergerak ini biasa digunakan untuk menarik peti kemas di pelabuhan dan mempermudah distribusi pengangkutan bahan bangunan dari bawah ke atas gedung.