Contoh soal katrol majemuk membantu siswa memahami penggunaan beberapa katrol secara bersamaan untuk mengangkat beban dengan gaya yang lebih kecil. Katrol majemuk merupakan sistem yang terdiri atas katrol tetap dan katrol bergerak atau beberapa katrol yang disusun sehingga memberikan keuntungan mekanis.
Katrol tetap terutama berfungsi mengubah arah gaya, sedangkan katrol bergerak dapat memberikan keuntungan mekanis. Dalam sistem katrol ideal, semakin banyak bagian tali yang menopang beban, semakin kecil gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban.
Secara sederhana, keuntungan mekanis dapat dinyatakan dengan:
KM = W ÷ F
Keterangan:
- KM = keuntungan mekanis
- W = berat beban
- F = gaya kuasa
Untuk sistem katrol ideal, keuntungan mekanis juga dapat ditentukan dari jumlah bagian tali yang menopang beban:
KM = n
Sehingga gaya kuasa dapat dihitung dengan:
F = W ÷ n
Keterangan:
- F = gaya kuasa
- W = berat beban
- n = jumlah bagian tali yang menopang beban
Pada soal yang menggunakan massa benda, berat benda terlebih dahulu dapat dihitung dengan:
W = m × g
Keterangan:
- W = berat benda
- m = massa benda
- g = percepatan gravitasi
Dalam latihan ini, jika tidak disebutkan lain, gunakan g = 10 m/s² dan anggap katrol serta tali ideal, sehingga massa tali, gesekan, dan massa katrol diabaikan.
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Sistem yang menggunakan gabungan beberapa katrol untuk memperoleh keuntungan mekanis disebut ….
Pilihan Jawaban
A. Bidang miring
B. Tuas
C. Katrol majemuk
D. Roda berporos
E. Sekrup
Jawaban Benar
C. Katrol majemuk
Pembahasan Lengkap
Katrol majemuk adalah sistem yang memanfaatkan lebih dari satu katrol untuk mempermudah mengangkat beban. Susunan katrol dapat menghasilkan keuntungan mekanis sehingga gaya yang diperlukan menjadi lebih kecil dibandingkan berat beban.
Kompetensi yang Diukur
Memahami pengertian katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu mengidentifikasi sistem katrol berdasarkan susunannya dan fungsinya.
Level Kognitif
C1 – Mengingat
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah beban memiliki berat 200 N. Jika sistem katrol memiliki keuntungan mekanis 4, gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban secara ideal adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 25 N
B. 40 N
C. 50 N
D. 80 N
E. 100 N
Jawaban Benar
C. 50 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = W ÷ F
Maka:
F = W ÷ KM
F = 200 ÷ 4
F = 50 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 50 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya berdasarkan berat beban dan keuntungan mekanis.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk ideal memiliki 4 bagian tali yang menopang beban. Jika berat beban 600 N, besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 120 N
C. 150 N
D. 200 N
E. 240 N
Jawaban Benar
C. 150 N
Pembahasan Lengkap
Karena terdapat 4 bagian tali yang menopang beban:
KM = n = 4
Gunakan:
F = W ÷ n
F = 600 ÷ 4
F = 150 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 150 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya pada sistem katrol berdasarkan jumlah tali penopang.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa menggunakan jumlah bagian tali yang menopang beban.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 40 kg diangkat menggunakan katrol majemuk dengan 4 bagian tali yang menopang beban. Jika g = 10 m/s², gaya ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 75 N
C. 100 N
D. 125 N
E. 160 N
Jawaban Benar
C. 100 N
Pembahasan Lengkap
Hitung berat benda:
W = m × g
W = 40 × 10
W = 400 N
Keuntungan mekanis:
KM = 4
Maka:
F = W ÷ KM
F = 400 ÷ 4
F = 100 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghubungkan massa, berat, dan keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menghitung gaya kuasa setelah menentukan berat benda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah beban bermassa 80 kg diangkat dengan sistem katrol majemuk yang memiliki 8 bagian tali penopang. Jika g = 10 m/s², gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 80 N
C. 100 N
D. 120 N
E. 160 N
Jawaban Benar
C. 100 N
Pembahasan Lengkap
Berat beban:
W = m × g
W = 80 × 10
W = 800 N
Jumlah bagian tali penopang:
n = 8
Maka:
F = W ÷ n
F = 800 ÷ 8
F = 100 N
Jadi, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya pada katrol majemuk berdasarkan massa dan jumlah tali penopang.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu mengubah massa menjadi berat dan menentukan gaya kuasa.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk digunakan untuk mengangkat beban 900 N dengan gaya 150 N. Keuntungan mekanis sistem tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
E. 7
Jawaban Benar
D. 6
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = W ÷ F
KM = 900 ÷ 150
KM = 6
Jadi, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah 6.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan berat beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Fungsi utama katrol tetap dalam suatu sistem katrol adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Selalu memperbesar berat beban
B. Mengubah arah gaya
C. Menghilangkan gravitasi
D. Menambah massa beban
E. Mengurangi panjang tali menjadi nol
Jawaban Benar
B. Mengubah arah gaya
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap yang dipasang pada titik yang tidak berpindah terutama berfungsi mengubah arah gaya. Pada katrol tetap ideal, keuntungan mekanisnya secara umum adalah 1.
Artinya, katrol tetap saja tidak mengurangi besar gaya ideal, tetapi membuat arah tarikan menjadi lebih mudah dilakukan.
Kompetensi yang Diukur
Memahami fungsi katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menjelaskan fungsi katrol tetap dalam sistem pesawat sederhana.
Level Kognitif
C2 – Memahami
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk memiliki 6 bagian tali yang menopang beban. Jika berat beban 1.200 N, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 180 N
D. 200 N
E. 240 N
Jawaban Benar
D. 200 N
Pembahasan Lengkap
Jumlah bagian tali penopang:
n = 6
Gunakan:
F = W ÷ n
F = 1.200 ÷ 6
F = 200 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa dari jumlah bagian tali penopang.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menggunakan konsep keuntungan mekanis dalam sistem katrol majemuk.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 60 kg diangkat dengan katrol majemuk yang memiliki keuntungan mekanis 3. Jika g = 10 m/s², gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 300 N
Jawaban Benar
C. 200 N
Pembahasan Lengkap
Berat benda:
W = m × g
W = 60 × 10
W = 600 N
Keuntungan mekanis:
KM = 3
Maka:
F = W ÷ KM
F = 600 ÷ 3
F = 200 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada sistem katrol.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa dari massa benda dan keuntungan mekanis.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk ideal digunakan untuk mengangkat beban 800 N. Jika gaya kuasa yang diberikan sebesar 100 N, keuntungan mekanis sistem tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4
B. 6
C. 8
D. 10
E. 12
Jawaban Benar
C. 8
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = W ÷ F
KM = 800 ÷ 100
KM = 8
Jadi, keuntungan mekanis sistem katrol adalah 8.
Artinya, secara ideal sistem tersebut membuat gaya kuasa menjadi 8 kali lebih kecil daripada berat beban.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis keuntungan mekanis katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan berat beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk memiliki 5 bagian tali yang menopang beban. Jika berat beban 500 N, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 75 N
C. 100 N
D. 125 N
E. 150 N
Jawaban Benar
C. 100 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
F = W ÷ n
Diketahui:
W = 500 N
n = 5
F = 500 ÷ 5
F = 100 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya yang diperlukan berdasarkan berat beban dan jumlah bagian tali penopang.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah beban bermassa 50 kg diangkat menggunakan sistem katrol dengan 5 bagian tali yang menopang beban. Jika g = 10 m/s², gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 75 N
C. 100 N
D. 125 N
E. 150 N
Jawaban Benar
C. 100 N
Pembahasan Lengkap
Hitung berat beban terlebih dahulu:
W = m × g
W = 50 × 10
W = 500 N
Jumlah bagian tali yang menopang beban:
n = 5
Maka:
F = W ÷ n
F = 500 ÷ 5
F = 100 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghubungkan massa, berat, dan keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menghitung gaya kuasa setelah menentukan berat benda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah sistem katrol majemuk digunakan untuk mengangkat beban seberat 720 N dengan gaya 120 N. Keuntungan mekanis sistem tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4
B. 5
C. 6
D. 7
E. 8
Jawaban Benar
C. 6
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = W ÷ F
KM = 720 ÷ 120
KM = 6
Jadi, keuntungan mekanis sistem katrol adalah 6.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis dari berat beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk ideal memiliki 3 bagian tali yang menopang beban. Jika gaya kuasa yang diberikan 80 N, berat beban yang dapat diangkat adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 120 N
B. 160 N
C. 200 N
D. 240 N
E. 320 N
Jawaban Benar
D. 240 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan hubungan:
KM = W ÷ F
Karena jumlah bagian tali penopang 3, maka:
KM = 3
Maka:
W = KM × F
W = 3 × 80
W = 240 N
Jadi, berat beban yang dapat diangkat secara ideal adalah 240 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan berat beban dari gaya kuasa dan keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu mengubah susunan rumus keuntungan mekanis untuk menentukan beban.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 90 kg diangkat menggunakan katrol majemuk yang memiliki 6 bagian tali penopang. Jika g = 10 m/s², gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 120 N
C. 150 N
D. 180 N
E. 200 N
Jawaban Benar
C. 150 N
Pembahasan Lengkap
Berat benda:
W = m × g
W = 90 × 10
W = 900 N
Karena jumlah bagian tali penopang:
n = 6
Maka:
F = W ÷ n
F = 900 ÷ 6
F = 150 N
Jadi, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah 150 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan massa benda dan jumlah tali penopang.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah sistem katrol memiliki keuntungan mekanis 4. Jika gaya kuasa yang diberikan 75 N, berat beban yang dapat diangkat secara ideal adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 150 N
B. 225 N
C. 300 N
D. 350 N
E. 400 N
Jawaban Benar
C. 300 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
KM = W ÷ F
Maka:
W = KM × F
W = 4 × 75
W = 300 N
Jadi, berat beban yang dapat diangkat adalah 300 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan berat beban berdasarkan keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menggunakan hubungan keuntungan mekanis dan gaya kuasa untuk menentukan berat beban.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Pada sistem katrol majemuk ideal, jumlah bagian tali yang menopang beban bertambah dari 4 menjadi 8. Jika berat beban tetap, gaya kuasa yang diperlukan akan ….
Pilihan Jawaban
A. Menjadi dua kali lebih besar
B. Menjadi empat kali lebih besar
C. Tetap sama
D. Menjadi setengahnya
E. Menjadi seperempatnya
Jawaban Benar
D. Menjadi setengahnya
Pembahasan Lengkap
Pada sistem ideal:
F = W ÷ n
Jika jumlah bagian tali penopang bertambah dari 4 menjadi 8, nilai n menjadi dua kali lebih besar.
Karena gaya berbanding terbalik dengan jumlah tali penopang, gaya kuasa menjadi:
setengah dari gaya semula.
Jadi, jawabannya adalah D.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis pengaruh jumlah tali terhadap gaya kuasa.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menjelaskan hubungan antara jumlah bagian tali penopang dan gaya yang diperlukan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk digunakan untuk mengangkat beban 1.000 N. Jika terdapat 5 bagian tali yang menopang beban dan efisiensi sistem 80%, gaya kuasa yang sebenarnya diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N
B. 225 N
C. 250 N
D. 300 N
E. 320 N
Jawaban Benar
D. 250 N
Pembahasan Lengkap
Secara ideal:
F ideal = W ÷ n
F ideal = 1.000 ÷ 5
F ideal = 200 N
Efisiensi:
η = (F ideal ÷ F sebenarnya) × 100%
Diketahui:
80% = (200 ÷ F) × 100%
0,8 = 200 ÷ F
F = 200 ÷ 0,8
F = 250 N
Jadi, gaya kuasa sebenarnya yang diperlukan adalah 250 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis pengaruh efisiensi terhadap gaya kuasa.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya sebenarnya pada sistem katrol yang tidak ideal.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Sebuah beban memiliki berat 600 N. Pada sistem katrol majemuk, gaya kuasa yang diperlukan adalah 150 N. Keuntungan mekanis sistem tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 6
Jawaban Benar
C. 4
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = W ÷ F
KM = 600 ÷ 150
KM = 4
Jadi, keuntungan mekanis sistem tersebut adalah 4.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis sistem katrol.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan nilai keuntungan mekanis berdasarkan gaya beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 120 kg diangkat menggunakan katrol majemuk dengan 8 bagian tali penopang. Jika g = 10 m/s² dan sistem dianggap ideal, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 120 N
C. 150 N
D. 180 N
E. 200 N
Jawaban Benar
C. 150 N
Pembahasan Lengkap
Berat benda:
W = m × g
W = 120 × 10
W = 1.200 N
Jumlah bagian tali penopang:
n = 8
Maka:
F = W ÷ n
F = 1.200 ÷ 8
F = 150 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 150 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menggabungkan konsep berat benda dan keuntungan mekanis dalam penyelesaian masalah.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk memiliki 6 bagian tali yang menopang beban. Jika beban memiliki berat 900 N, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 120 N
C. 150 N
D. 180 N
E. 200 N
Jawaban Benar
C. 150 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
F = W ÷ n
Diketahui:
W = 900 N
n = 6
F = 900 ÷ 6
F = 150 N
Jadi, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah 150 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan berat beban dan jumlah bagian tali penopang.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 72 kg diangkat menggunakan sistem katrol majemuk dengan 4 bagian tali yang menopang beban. Jika g = 10 m/s², gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 120 N
B. 150 N
C. 180 N
D. 200 N
E. 240 N
Jawaban Benar
C. 180 N
Pembahasan Lengkap
Hitung berat benda:
W = m × g
W = 72 × 10
W = 720 N
Karena jumlah bagian tali penopang:
n = 4
Maka:
F = W ÷ n
F = 720 ÷ 4
F = 180 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 180 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghubungkan massa, berat, dan keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa setelah menghitung berat benda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah sistem katrol memiliki keuntungan mekanis 5. Jika berat beban yang diangkat adalah 1.000 N, besar gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 300 N
Jawaban Benar
C. 200 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = W ÷ F
Maka:
F = W ÷ KM
F = 1.000 ÷ 5
F = 200 N
Jadi, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya berdasarkan keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa dari berat beban dan keuntungan mekanis.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk ideal digunakan untuk mengangkat beban 480 N. Jika gaya kuasa yang diberikan 80 N, jumlah bagian tali yang menopang beban adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4 bagian
B. 5 bagian
C. 6 bagian
D. 7 bagian
E. 8 bagian
Jawaban Benar
C. 6 bagian
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
KM = W ÷ F
KM = 480 ÷ 80
KM = 6
Pada sistem katrol ideal:
KM = n
Maka jumlah bagian tali yang menopang beban adalah:
n = 6
Jadi, terdapat 6 bagian tali yang menopang beban.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan jumlah bagian tali dari keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menghubungkan keuntungan mekanis dengan jumlah bagian tali penopang.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Sebuah beban bermassa 100 kg diangkat menggunakan sistem katrol dengan 5 bagian tali penopang. Jika g = 10 m/s², gaya ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 300 N
Jawaban Benar
C. 200 N
Pembahasan Lengkap
Berat beban:
W = m × g
W = 100 × 10
W = 1.000 N
Jumlah bagian tali:
n = 5
Gaya kuasa:
F = W ÷ n
F = 1.000 ÷ 5
F = 200 N
Jadi, gaya ideal yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa dari massa beban dan jumlah tali penopang.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk ideal mengangkat beban seberat 1.400 N dengan gaya 200 N. Keuntungan mekanis sistem tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 5
B. 6
C. 7
D. 8
E. 9
Jawaban Benar
C. 7
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = W ÷ F
KM = 1.400 ÷ 200
KM = 7
Jadi, keuntungan mekanis sistem katrol tersebut adalah 7.
Secara ideal, hal ini menunjukkan adanya 7 bagian tali efektif yang menopang beban.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis katrol.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan berat beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah sistem katrol majemuk memiliki 8 bagian tali yang menopang beban. Jika berat beban 1.600 N dan efisiensi sistem 80%, gaya kuasa sebenarnya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N
B. 240 N
C. 250 N
D. 280 N
E. 320 N
Jawaban Benar
C. 250 N
Pembahasan Lengkap
Gaya ideal:
F ideal = W ÷ n
F ideal = 1.600 ÷ 8
F ideal = 200 N
Efisiensi sistem:
η = (F ideal ÷ F sebenarnya) × 100%
80% = (200 ÷ F sebenarnya) × 100%
0,8 = 200 ÷ F sebenarnya
F sebenarnya = 200 ÷ 0,8
F sebenarnya = 250 N
Jadi, gaya kuasa sebenarnya yang diperlukan adalah 250 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis pengaruh efisiensi terhadap gaya kuasa.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya sebenarnya pada sistem katrol yang tidak ideal.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah beban seberat 720 N diangkat dengan sistem katrol majemuk yang memiliki 6 bagian tali penopang. Jika gaya sebenarnya yang digunakan adalah 150 N, efisiensi sistem tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 70%
B. 75%
C. 80%
D. 85%
E. 90%
Jawaban Benar
C. 80%
Pembahasan Lengkap
Gaya ideal:
F ideal = W ÷ n
F ideal = 720 ÷ 6
F ideal = 120 N
Efisiensi:
η = (F ideal ÷ F sebenarnya) × 100%
η = (120 ÷ 150) × 100%
η = 0,8 × 100%
η = 80%
Jadi, efisiensi sistem katrol adalah 80%.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung efisiensi sistem katrol.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu membandingkan gaya ideal dan gaya sebenarnya untuk menentukan efisiensi.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 120 kg akan diangkat dengan katrol majemuk yang memiliki 6 bagian tali penopang. Jika g = 10 m/s² dan efisiensi sistem 75%, gaya sebenarnya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N
B. 240 N
C. 267 N
D. 300 N
E. 320 N
Jawaban Benar
C. 267 N
Pembahasan Lengkap
Hitung berat benda:
W = m × g
W = 120 × 10
W = 1.200 N
Gaya ideal:
F ideal = W ÷ n
F ideal = 1.200 ÷ 6
F ideal = 200 N
Efisiensi sistem:
η = (F ideal ÷ F sebenarnya) × 100%
75% = (200 ÷ F sebenarnya) × 100%
0,75 = 200 ÷ F sebenarnya
F sebenarnya = 200 ÷ 0,75
F sebenarnya = 266,67 N
Dibulatkan menjadi sekitar 267 N.
Jadi, gaya sebenarnya yang diperlukan adalah sekitar 267 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis gaya ideal dan gaya sebenarnya pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya sebenarnya dengan mempertimbangkan efisiensi sistem.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Sebuah sistem katrol majemuk digunakan untuk mengangkat beban bermassa 160 kg. Sistem tersebut memiliki 8 bagian tali penopang dan efisiensi 80%. Jika g = 10 m/s², gaya sebenarnya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N
B. 225 N
C. 250 N
D. 275 N
E. 300 N
Jawaban Benar
C. 250 N
Pembahasan Lengkap
Hitung berat beban:
W = m × g
W = 160 × 10
W = 1.600 N
Gaya ideal:
F ideal = W ÷ n
F ideal = 1.600 ÷ 8
F ideal = 200 N
Karena efisiensi sistem 80%:
η = (F ideal ÷ F sebenarnya) × 100%
80% = (200 ÷ F sebenarnya) × 100%
0,8 = 200 ÷ F sebenarnya
F sebenarnya = 200 ÷ 0,8
F sebenarnya = 250 N
Jadi, gaya sebenarnya yang diperlukan adalah 250 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis massa, berat, keuntungan mekanis, dan efisiensi katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menyelesaikan permasalahan katrol majemuk yang melibatkan beberapa konsep fisika secara bersamaan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sulit
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit
Kesimpulan
Katrol majemuk merupakan sistem pesawat sederhana yang menggunakan beberapa katrol dan bagian tali penopang untuk memperoleh keuntungan mekanis. Semakin banyak bagian tali yang menopang beban, semakin kecil gaya ideal yang diperlukan untuk mengangkat beban.
Rumus dasar keuntungan mekanis adalah:
KM = W ÷ F
Pada sistem katrol ideal, keuntungan mekanis dapat dikaitkan dengan jumlah bagian tali yang menopang beban:
KM = n
Sehingga gaya ideal dapat dihitung dengan:
F = W ÷ n
Jika diketahui massa benda, berat terlebih dahulu ditentukan menggunakan:
W = m × g
Pada sistem nyata, gaya yang diperlukan dapat lebih besar daripada gaya ideal karena adanya gesekan dan berbagai rugi-rugi. Efisiensi dapat digunakan untuk membandingkan kondisi ideal dengan kondisi sebenarnya.
Untuk menyelesaikan contoh soal katrol majemuk, tentukan terlebih dahulu berat beban, jumlah bagian tali penopang, serta keuntungan mekanis yang tersedia. Setelah itu, gunakan rumus yang sesuai dan perhatikan apakah soal membahas kondisi ideal atau sistem yang memiliki efisiensi.
