Soal katrol tetap dapat membantu siswa memahami salah satu jenis pesawat sederhana yang banyak digunakan untuk mengubah arah gaya. Katrol tetap memiliki posisi yang tidak berpindah ketika digunakan, sedangkan tali bergerak melewati roda katrol.
Dalam kehidupan sehari-hari, katrol tetap dapat ditemukan pada tiang bendera, sumur timba, dan beberapa sistem pengangkat sederhana. Penggunaan katrol membuat seseorang dapat menarik tali ke arah bawah untuk mengangkat beban ke arah atas.
Pada kondisi ideal, katrol tetap memiliki keuntungan mekanis sebesar 1. Artinya, besar gaya yang diberikan sama dengan besar beban yang diangkat.
Rumus keuntungan mekanis katrol tetap adalah:
KM = W ÷ F
Keterangan:
KM = keuntungan mekanis
W = berat beban
F = gaya kuasa
Untuk katrol tetap ideal:
KM = 1
Sehingga:
F = W
Artinya, jika berat benda 100 N, gaya ideal yang diperlukan juga 100 N. Keuntungan utama katrol tetap bukan memperkecil gaya, melainkan mengubah arah gaya sehingga pekerjaan menjadi lebih mudah dilakukan.
Selain itu, pada kondisi ideal berlaku:
F × s = W × h
Dengan memahami hubungan antara gaya, beban, dan keuntungan mekanis, siswa dapat menyelesaikan berbagai soal katrol tetap dengan lebih mudah.
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban seberat 200 N. Jika katrol dianggap ideal, gaya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 100 N
C. 150 N
D. 200 N
E. 250 N
Jawaban Benar
D. 200 N
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal memiliki keuntungan mekanis:
KM = 1
Gunakan:
KM = W ÷ F
1 = 200 ÷ F
Maka:
F = 200 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung gaya pada katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya ideal berdasarkan berat beban.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 350 N diangkat menggunakan katrol tetap ideal. Besar gaya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 150 N
B. 200 N
C. 250 N
D. 300 N
E. 350 N
Jawaban Benar
E. 350 N
Pembahasan Lengkap
Pada katrol tetap ideal:
KM = 1
Maka gaya sama dengan berat beban:
F = W
F = 350 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 350 N.
Kompetensi yang Diukur
Pemahaman hubungan gaya dan beban pada katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya pada katrol tetap ideal.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Keuntungan mekanis katrol tetap ideal adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0
B. 0,5
C. 1
D. 2
E. 3
Jawaban Benar
C. 1
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal tidak memperkecil besar gaya. Katrol ini terutama berfungsi mengubah arah gaya.
Karena:
KM = W ÷ F
dan pada kondisi ideal W = F, maka:
KM = 1
Jadi, keuntungan mekanis katrol tetap ideal adalah 1.
Kompetensi yang Diukur
Pemahaman konsep keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis katrol tetap.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah ember berisi air memiliki berat total 250 N. Ember tersebut diangkat menggunakan katrol tetap ideal. Gaya yang harus diberikan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 125 N
C. 150 N
D. 200 N
E. 250 N
Jawaban Benar
E. 250 N
Pembahasan Lengkap
Pada katrol tetap ideal:
F = W
F = 250 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 250 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menentukan gaya angkat.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menggunakan sifat katrol tetap ideal dalam perhitungan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Fungsi utama katrol tetap adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Memperbesar massa benda
B. Menghilangkan gaya gravitasi
C. Mengubah arah gaya
D. Mengurangi berat benda menjadi nol
E. Memperpendek panjang tali
Jawaban Benar
C. Mengubah arah gaya
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap memiliki titik tumpu yang tetap pada tempatnya. Fungsi utamanya adalah mengubah arah gaya.
Contohnya, seseorang dapat menarik tali ke bawah untuk mengangkat benda ke atas.
Kompetensi yang Diukur
Pemahaman fungsi katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menjelaskan manfaat utama penggunaan katrol tetap.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban 500 N. Jika gaya yang diberikan juga 500 N, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,5
B. 1
C. 1,5
D. 2
E. 2,5
Jawaban Benar
B. 1
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
KM = W ÷ F
KM = 500 ÷ 500
KM = 1
Jadi, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah 1.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menghitung keuntungan mekanis dari berat beban dan gaya.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan pada sistem pengangkatan sederhana. Jika berat beban 800 N, gaya ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N
B. 400 N
C. 600 N
D. 800 N
E. 1.000 N
Jawaban Benar
D. 800 N
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal memiliki:
KM = 1
Maka:
F = W
F = 800 N
Jadi, gaya ideal yang diperlukan adalah 800 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menentukan gaya pada katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menerapkan konsep keuntungan mekanis katrol tetap.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 450 N diangkat menggunakan katrol tetap. Gaya nyata yang digunakan sebesar 500 N. Keuntungan mekanis aktualnya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,7
B. 0,8
C. 0,9
D. 1,1
E. 1,2
Jawaban Benar
C. 0,9
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis aktual:
KM = W ÷ F
KM = 450 ÷ 500
KM = 0,9
Nilai tersebut kurang dari 1 karena pada kondisi nyata terdapat hambatan, seperti gesekan.
Jadi, keuntungan mekanis aktualnya adalah 0,9.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung keuntungan mekanis aktual.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan beban dan gaya nyata.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Pada penggunaan katrol tetap, seseorang menarik tali ke bawah untuk mengangkat beban ke atas. Hal ini menunjukkan bahwa katrol tetap berfungsi untuk ….
Pilihan Jawaban
A. Memperbesar berat benda
B. Mengubah arah gaya
C. Menghilangkan gaya
D. Mengurangi massa benda
E. Mengubah massa menjadi energi
Jawaban Benar
B. Mengubah arah gaya
Pembahasan Lengkap
Pada katrol tetap, arah gaya yang diberikan dapat diubah. Orang menarik tali ke bawah, sedangkan beban bergerak ke atas.
Jadi, fungsi utama yang ditunjukkan adalah mengubah arah gaya.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan memahami penerapan katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu mengidentifikasi perubahan arah gaya pada katrol tetap.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap ideal digunakan untuk mengangkat beban 600 N hingga setinggi 2 meter. Jika tidak ada gesekan, gaya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 200 N
C. 300 N
D. 500 N
E. 600 N
Jawaban Benar
E. 600 N
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal memiliki keuntungan mekanis 1 sehingga:
F = W
F = 600 N
Ketinggian 2 meter tidak mengubah besar gaya ideal pada katrol tetap. Tinggi tersebut hanya berkaitan dengan jarak perpindahan beban.
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 600 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menganalisis informasi pada sistem katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan besarnya gaya dengan mengidentifikasi informasi yang relevan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban seberat 300 N. Jika katrol dianggap ideal, gaya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 300 N
E. 450 N
Jawaban Benar
D. 300 N
Pembahasan Lengkap
Pada katrol tetap ideal:
KM = 1
Rumus:
KM = W ÷ F
1 = 300 ÷ F
Maka:
F = 300 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 300 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menentukan gaya pada katrol tetap ideal.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menghitung gaya berdasarkan berat beban pada katrol tetap.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki berat 450 N dan diangkat menggunakan katrol tetap ideal. Besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 150 N
B. 225 N
C. 300 N
D. 400 N
E. 450 N
Jawaban Benar
E. 450 N
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal memiliki keuntungan mekanis 1.
Maka:
F = W
F = 450 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 450 N.
Kompetensi yang Diukur
Pemahaman hubungan gaya dan beban.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa pada katrol tetap ideal.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap memiliki beban 600 N dan gaya kuasa 600 N. Keuntungan mekanis katrol tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,5
B. 1
C. 1,5
D. 2
E. 3
Jawaban Benar
B. 1
Pembahasan Lengkap
Rumus:
KM = W ÷ F
KM = 600 ÷ 600
KM = 1
Jadi, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah 1.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis dari beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Katrol tetap paling tepat digunakan ketika seseorang ingin ….
Pilihan Jawaban
A. Memperkecil massa benda
B. Menghilangkan gaya gravitasi
C. Mengubah arah gaya
D. Memperbesar berat benda
E. Mengurangi volume benda
Jawaban Benar
C. Mengubah arah gaya
Pembahasan Lengkap
Fungsi utama katrol tetap adalah mengubah arah gaya.
Dengan katrol tetap, seseorang dapat menarik tali ke bawah untuk mengangkat beban ke atas. Pada kondisi ideal, katrol tetap tidak memberikan keuntungan mekanis lebih dari 1.
Kompetensi yang Diukur
Pemahaman fungsi katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menjelaskan fungsi utama katrol tetap dalam kehidupan sehari-hari.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban 800 N. Jika gaya yang diberikan 800 N, keuntungan mekanisnya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,5
B. 0,75
C. 1
D. 1,25
E. 2
Jawaban Benar
C. 1
Pembahasan Lengkap
KM = W ÷ F
KM = 800 ÷ 800
KM = 1
Jadi, keuntungan mekanisnya adalah 1.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menentukan keuntungan mekanis katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menggunakan rumus keuntungan mekanis dengan tepat.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah ember memiliki berat total 250 N. Ember tersebut diangkat menggunakan katrol tetap ideal. Jika ember naik setinggi 4 meter, besar gaya yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 100 N
C. 125 N
D. 200 N
E. 250 N
Jawaban Benar
E. 250 N
Pembahasan Lengkap
Pada katrol tetap ideal:
KM = 1
Sehingga:
F = W
F = 250 N
Tinggi 4 meter tidak mengubah besar gaya ideal pada katrol tetap.
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 250 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menentukan gaya dengan memilih informasi yang relevan.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya pada katrol tetap ideal meskipun terdapat informasi tambahan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 700 N diangkat menggunakan katrol tetap ideal. Gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 175 N
B. 250 N
C. 350 N
D. 500 N
E. 700 N
Jawaban Benar
E. 700 N
Pembahasan Lengkap
Karena katrol tetap ideal memiliki KM = 1:
F = W
F = 700 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 700 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menerapkan konsep katrol tetap ideal.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan berat beban.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban 500 N. Jika gaya nyata yang digunakan 625 N, keuntungan mekanis aktualnya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,6
B. 0,7
C. 0,8
D. 0,9
E. 1,25
Jawaban Benar
C. 0,8
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis aktual:
KM = W ÷ F
KM = 500 ÷ 625
KM = 0,8
Jadi, keuntungan mekanis aktualnya adalah 0,8.
Nilainya kurang dari 1 karena sistem nyata mengalami hambatan seperti gesekan.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung keuntungan mekanis aktual.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan gaya nyata.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat benda seberat 900 N. Jika katrol ideal, gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 300 N
B. 450 N
C. 600 N
D. 750 N
E. 900 N
Jawaban Benar
E. 900 N
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal memiliki:
KM = 1
Maka:
F = W
F = 900 N
Jadi, gaya yang diperlukan adalah 900 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menentukan gaya pada katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menerapkan konsep keuntungan mekanis 1 pada katrol tetap.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Perhatikan pernyataan berikut:
- Katrol tetap mengubah arah gaya.
- Katrol tetap ideal memiliki keuntungan mekanis 1.
- Katrol tetap ideal selalu memperkecil gaya menjadi setengahnya.
- Katrol tetap memiliki poros yang tetap.
Pernyataan yang benar adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 2 dan 3
D. 1, 2, dan 4
E. 1, 2, 3, dan 4
Jawaban Benar
D. 1, 2, dan 4
Pembahasan Lengkap
Pernyataan 1 benar karena katrol tetap mengubah arah gaya.
Pernyataan 2 benar karena pada kondisi ideal:
KM = 1
Pernyataan 3 salah karena katrol tetap ideal tidak memperkecil gaya menjadi setengah.
Pernyataan 4 benar karena poros katrol tetap berada pada posisi tetap.
Jadi, pernyataan yang benar adalah 1, 2, dan 4.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menganalisis karakteristik katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan pernyataan yang sesuai dengan konsep katrol tetap.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 1.000 N diangkat menggunakan katrol tetap. Jika gaya nyata yang diberikan 1.250 N, keuntungan mekanis aktualnya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,6
B. 0,7
C. 0,8
D. 0,9
E. 1,2
Jawaban Benar
C. 0,8
Pembahasan Lengkap
KM = W ÷ F
KM = 1.000 ÷ 1.250
KM = 0,8
Jadi, keuntungan mekanis aktual adalah 0,8.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung keuntungan mekanis aktual.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan keuntungan mekanis dari beban dan gaya nyata.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap ideal digunakan untuk mengangkat beban 350 N setinggi 3 meter. Jarak yang harus ditarik pada ujung tali adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 m
B. 2 m
C. 3 m
D. 4 m
E. 6 m
Jawaban Benar
C. 3 m
Pembahasan Lengkap
Pada katrol tetap ideal, keuntungan mekanis adalah 1.
Artinya, jarak perpindahan kuasa sama dengan jarak perpindahan beban.
Beban naik 3 meter, sehingga ujung tali harus ditarik sejauh:
3 meter
Jadi, jarak yang harus ditarik adalah 3 m.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan memahami hubungan jarak pada katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan jarak tarikan tali pada sistem katrol tetap ideal.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban 400 N. Jika gaya yang digunakan 500 N, berapa efisiensi sistem tersebut?
Pilihan Jawaban
A. 60%
B. 70%
C. 80%
D. 90%
E. 100%
Jawaban Benar
C. 80%
Pembahasan Lengkap
Efisiensi dapat dihitung dengan:
Efisiensi = (W ÷ F) × 100%
= (400 ÷ 500) × 100%
= 0,8 × 100%
= 80%
Jadi, efisiensi sistem adalah 80%.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung efisiensi pesawat sederhana.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan efisiensi berdasarkan beban dan gaya nyata.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 600 N diangkat dengan katrol tetap. Jika efisiensi sistem 75%, besar gaya nyata yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 600 N
B. 700 N
C. 750 N
D. 800 N
E. 900 N
Jawaban Benar
D. 800 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Efisiensi = (W ÷ F) × 100%
75% = (600 ÷ F) × 100%
0,75 = 600 ÷ F
F = 600 ÷ 0,75
F = 800 N
Jadi, gaya nyata yang diperlukan adalah 800 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menentukan gaya berdasarkan efisiensi.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu mengubah rumus efisiensi untuk mencari gaya nyata.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sulit.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap ideal digunakan untuk mengangkat beban 450 N. Jika beban naik 5 meter, usaha yang dilakukan pada beban adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1.250 J
B. 1.500 J
C. 1.750 J
D. 2.000 J
E. 2.250 J
Jawaban Benar
E. 2.250 J
Pembahasan Lengkap
Usaha pada beban:
W = F × s
W = 450 × 5
W = 2.250 J
Jadi, usaha yang dilakukan pada beban adalah 2.250 J.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung usaha pada sistem katrol.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan usaha berdasarkan gaya dan perpindahan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap ideal digunakan untuk mengangkat beban 700 N. Jika beban naik 2 meter, usaha untuk mengangkat beban adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 700 J
B. 1.000 J
C. 1.200 J
D. 1.400 J
E. 1.600 J
Jawaban Benar
D. 1.400 J
Pembahasan Lengkap
Usaha:
W = F × s
W = 700 × 2
W = 1.400 J
Jadi, usaha yang diperlukan untuk mengangkat beban adalah 1.400 J.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung usaha dalam pengangkatan benda.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan usaha berdasarkan berat benda dan ketinggian.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 800 N diangkat dengan katrol tetap. Jika gaya nyata yang digunakan 1.000 N, efisiensi sistem adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 60%
B. 70%
C. 80%
D. 90%
E. 100%
Jawaban Benar
C. 80%
Pembahasan Lengkap
Efisiensi:
Efisiensi = (W ÷ F) × 100%
= (800 ÷ 1.000) × 100%
= 80%
Jadi, efisiensi sistem adalah 80%.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menghitung efisiensi katrol.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan efisiensi berdasarkan gaya beban dan gaya nyata.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Manakah contoh penggunaan katrol tetap dalam kehidupan sehari-hari?
Pilihan Jawaban
A. Tiang bendera
B. Gunting
C. Gerobak dorong
D. Tang
E. Pinset
Jawaban Benar
A. Tiang bendera
Pembahasan Lengkap
Pada tiang bendera terdapat katrol tetap yang digunakan untuk mengubah arah gaya sehingga tali dapat ditarik ke bawah dan bendera bergerak ke atas.
Gunting dan tang merupakan contoh pengungkit, sedangkan gerobak dorong merupakan pengungkit jenis kedua.
Jadi, contoh katrol tetap adalah tiang bendera.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan mengidentifikasi penerapan katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan contoh katrol tetap dalam kehidupan sehari-hari.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap ideal digunakan untuk mengangkat beban 1.200 N. Besar gaya ideal yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N
B. 400 N
C. 600 N
D. 900 N
E. 1.200 N
Jawaban Benar
E. 1.200 N
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal memiliki:
KM = 1
Sehingga:
F = W
F = 1.200 N
Jadi, gaya ideal yang diperlukan adalah 1.200 N.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menerapkan konsep keuntungan mekanis katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menentukan gaya ideal dari berat beban.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap memiliki beban 900 N. Jika gaya nyata yang digunakan sebesar 1.000 N, keuntungan mekanis aktual dan efisiensinya berturut-turut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,7 dan 70%
B. 0,8 dan 80%
C. 0,9 dan 90%
D. 1,0 dan 100%
E. 1,1 dan 110%
Jawaban Benar
C. 0,9 dan 90%
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis aktual:
KM = W ÷ F
KM = 900 ÷ 1.000
= 0,9
Efisiensi:
Efisiensi = (W ÷ F) × 100%
= (900 ÷ 1.000) × 100%
= 90%
Jadi, keuntungan mekanis aktual adalah 0,9 dan efisiensinya 90%.
Kompetensi yang Diukur
Kemampuan menganalisis keuntungan mekanis dan efisiensi.
Indikator Pembelajaran
Siswa mampu menghitung dua besaran dari data beban dan gaya nyata.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sulit.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Kesimpulan
Katrol tetap merupakan salah satu pesawat sederhana yang memiliki poros tetap. Fungsi utamanya adalah mengubah arah gaya sehingga seseorang dapat menarik tali ke bawah untuk mengangkat beban ke atas.
Pada kondisi ideal, keuntungan mekanis katrol tetap adalah:
KM = W ÷ F = 1
Karena KM = 1, maka gaya ideal yang diperlukan sama dengan berat benda. Dalam kondisi nyata, gaya yang diperlukan dapat lebih besar akibat adanya gesekan dan hambatan lainnya.
Selain keuntungan mekanis, soal katrol tetap dapat dikembangkan untuk menghitung efisiensi dan usaha. Rumus yang perlu dipahami antara lain:
KM = W ÷ F
Efisiensi = (W ÷ F) × 100%
Usaha = F × s
Dengan memahami fungsi, keuntungan mekanis, gaya, efisiensi, dan usaha, siswa akan lebih mudah menyelesaikan berbagai soal katrol tetap pada materi pesawat sederhana SMP.
