Pesawat sederhana adalah alat yang digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia dengan mengubah besar gaya, arah gaya, atau jarak yang diperlukan untuk melakukan suatu pekerjaan. Contoh pesawat sederhana yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari antara lain tuas, katrol, bidang miring, dan roda berporos.
Dalam menyelesaikan soal pesawat sederhana, beberapa konsep penting yang perlu dipahami adalah gaya kuasa, gaya beban, lengan kuasa, lengan beban, serta keuntungan mekanis. Untuk tuas, hubungan antara gaya dan lengan dapat dinyatakan dengan:
Fk × lk = Fb × lb
Keterangan:
- Fk = gaya kuasa
- lk = lengan kuasa
- Fb = gaya beban
- lb = lengan beban
Keuntungan mekanis dapat dihitung dengan:
KM = Fb / Fk
Untuk bidang miring:
KM = s / h
Keterangan:
- s = panjang bidang miring
- h = tinggi bidang miring
Dengan memahami rumus dan prinsip tersebut, berbagai perhitungan pesawat sederhana dapat diselesaikan dengan lebih mudah.
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Alat berikut yang termasuk pesawat sederhana jenis tuas adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Pisau
B. Tang
C. Sekrup
D. Jalan menanjak
E. Roda sepeda
Jawaban Benar
B. Tang
Pembahasan Lengkap
Tang bekerja menggunakan prinsip tuas karena memiliki titik tumpu dan lengan kuasa serta lengan beban. Ketika gagang tang ditekan, gaya diteruskan ke bagian penjepit untuk melakukan pekerjaan.
Jadi, tang merupakan salah satu contoh pesawat sederhana jenis tuas.
Kompetensi yang Diukur
Mengidentifikasi jenis pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan contoh alat yang menggunakan prinsip tuas.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C1 – Mengingat
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah tuas memiliki gaya beban 300 N dengan lengan beban 20 cm. Jika lengan kuasa 60 cm, besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 N
B. 75 N
C. 100 N
D. 150 N
E. 200 N
Jawaban Benar
C. 100 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan keseimbangan momen:
Fk × lk = Fb × lb
Fk × 60 = 300 × 20
Fk = 6.000 / 60
Fk = 100 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada tuas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan gaya dan lengan pada tuas.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah benda dengan berat 400 N diangkat menggunakan tuas. Jika lengan beban 25 cm dan lengan kuasa 100 cm, gaya kuasa 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
Diketahui:
Fb = 400 N
lb = 25 cm
lk = 100 cm
Gunakan rumus:
Fk × lk = Fb × lb
Fk × 100 = 400 × 25
Fk = 10.000 / 100
Fk = 100 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada tuas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan gaya beban dan panjang lengan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah tuas digunakan untuk mengangkat beban 600 N. Jika gaya kuasa yang diberikan sebesar 150 N, keuntungan mekanis tuas tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 6
Jawaban Benar
C. 4
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis dirumuskan:
KM = Fb / Fk
KM = 600 / 150
KM = 4
Artinya, tuas tersebut memberikan keuntungan mekanis sebesar 4.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis pesawat sederhana.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan gaya beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 800 N akan dinaikkan menggunakan bidang miring sepanjang 4 m dan tinggi 1 m. Jika gesekan diabaikan, 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
Untuk bidang miring ideal:
Fk × s = Fb × h
Fk × 4 = 800 × 1
Fk = 800 / 4
Fk = 200 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa menggunakan prinsip bidang miring ideal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah bidang miring memiliki panjang 5 m dan tinggi 1 m. Keuntungan mekanis bidang miring tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 6
Jawaban Benar
D. 5
Pembahasan Lengkap
Rumus keuntungan mekanis bidang miring:
KM = s / h
KM = 5 / 1
KM = 5
Jadi, keuntungan mekanis bidang miring tersebut adalah 5.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan panjang dan tinggi bidang miring.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 500 N dinaikkan menggunakan bidang miring dengan panjang 10 m dan tinggi 2 m. Jika gesekan diabaikan, keuntungan mekanis bidang miring adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 10
Jawaban Benar
D. 5
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis bidang miring:
KM = s / h
KM = 10 / 2
KM = 5
Jadi, keuntungan mekanis bidang miring adalah 5.
Sebagai pemeriksaan, gaya kuasa dapat dihitung:
Fk = Fb / KM
Fk = 500 / 5
Fk = 100 N
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis dan gaya pada bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis bidang miring dari panjang dan tingginya.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Pada katrol tetap ideal, keuntungan mekanis yang diperoleh adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,5
B. 1
C. 2
D. 3
E. 4
Jawaban Benar
B. 1
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal berfungsi terutama untuk mengubah arah gaya. Pada kondisi ideal, besar gaya kuasa sama dengan gaya beban sehingga:
KM = Fb / Fk = 1
Jadi, keuntungan mekanis katrol tetap adalah 1.
Kompetensi yang Diukur
Memahami keuntungan mekanis katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis katrol tetap ideal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C2 – Memahami
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah beban 400 N diangkat menggunakan katrol bergerak tunggal ideal. Besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 300 N
E. 400 N
Jawaban Benar
C. 200 N
Pembahasan Lengkap
Pada katrol bergerak tunggal ideal, keuntungan mekanisnya adalah 2.
KM = Fb / Fk
2 = 400 / Fk
Fk = 400 / 2
Fk = 200 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol bergerak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan keuntungan mekanis katrol bergerak ideal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Sebuah katrol majemuk ideal memiliki 4 bagian tali yang menopang beban. Jika berat beban 800 N, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 400 N
Jawaban Benar
C. 200 N
Pembahasan Lengkap
Pada sistem katrol ideal dengan 4 bagian tali yang menopang beban, keuntungan mekanisnya adalah 4.
KM = Fb / Fk
4 = 800 / Fk
Fk = 800 / 4
Fk = 200 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan jumlah bagian tali yang menopang beban.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah tuas memiliki beban 500 N yang berjarak 20 cm dari titik tumpu. Jika gaya kuasa sebesar 100 N diberikan, jarak titik kuasa dari titik tumpu agar tuas seimbang adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 cm
B. 75 cm
C. 100 cm
D. 125 cm
E. 150 cm
Jawaban Benar
C. 100 cm
Pembahasan Lengkap
Gunakan persamaan keseimbangan tuas:
Fk × lk = Fb × lb
100 × lk = 500 × 20
lk = 10.000 / 100
lk = 100 cm
Jadi, jarak titik kuasa dari titik tumpu adalah 100 cm.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung lengan kuasa pada tuas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan panjang lengan kuasa berdasarkan gaya dan lengan beban.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah tuas digunakan untuk mengangkat beban 600 N. Jika panjang lengan kuasa 120 cm dan panjang lengan beban 30 cm, 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
Fk × lk = Fb × lb
Fk × 120 = 600 × 30
Fk = 18.000 / 120
Fk = 150 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 150 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada tuas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan prinsip keseimbangan momen pada tuas.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah tuas memiliki gaya kuasa 80 N dan gaya beban 320 N. Keuntungan mekanis tuas tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 6
Jawaban Benar
C. 4
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis:
KM = Fb / Fk
KM = 320 / 80
KM = 4
Jadi, keuntungan mekanis tuas tersebut adalah 4.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis tuas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan gaya beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Sebuah bidang miring panjangnya 6 m dan tingginya 2 m. Jika sebuah benda memiliki berat 900 N dan gesekan diabaikan, gaya kuasa yang diperlukan untuk menaikkan benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 150 N
B. 200 N
C. 250 N
D. 300 N
E. 450 N
Jawaban Benar
D. 300 N
Pembahasan Lengkap
Untuk bidang miring ideal:
Fk × s = Fb × h
Fk × 6 = 900 × 2
Fk = 1.800 / 6
Fk = 300 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 300 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa menggunakan prinsip bidang miring ideal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah bidang miring memiliki panjang 8 m dan tinggi 2 m. Keuntungan mekanis bidang miring tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 6
Jawaban Benar
C. 4
Pembahasan Lengkap
Rumus keuntungan mekanis bidang miring:
KM = s / h
KM = 8 / 2
KM = 4
Jadi, keuntungan mekanis bidang miring adalah 4.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan panjang dan tinggi bidang miring.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah benda beratnya 1.200 N dinaikkan menggunakan bidang miring sepanjang 12 m dengan tinggi 3 m. Jika gesekan diabaikan, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N
B. 250 N
C. 300 N
D. 350 N
E. 400 N
Jawaban Benar
C. 300 N
Pembahasan Lengkap
Fk × s = Fb × h
Fk × 12 = 1.200 × 3
Fk = 3.600 / 12
Fk = 300 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 300 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya pada bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa dari berat benda dan ukuran bidang miring.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban 250 N. Jika katrol dianggap ideal, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 125 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 500 N
Jawaban Benar
D. 250 N
Pembahasan Lengkap
Katrol tetap ideal memiliki keuntungan mekanis sebesar 1.
KM = Fb / Fk
1 = 250 / Fk
Fk = 250 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 250 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol tetap.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa pada katrol tetap ideal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Sebuah katrol bergerak tunggal ideal digunakan untuk mengangkat beban 600 N. Besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 200 N
C. 300 N
D. 400 N
E. 600 N
Jawaban Benar
C. 300 N
Pembahasan Lengkap
Katrol bergerak tunggal ideal memiliki keuntungan mekanis 2.
KM = Fb / Fk
2 = 600 / Fk
Fk = 600 / 2
Fk = 300 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 300 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada katrol bergerak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan keuntungan mekanis katrol bergerak ideal.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Sebuah sistem katrol majemuk ideal memiliki 6 bagian tali yang menopang beban. Jika berat beban 900 N, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 300 N
Jawaban Benar
B. 150 N
Pembahasan Lengkap
Jika terdapat 6 bagian tali yang menopang beban, keuntungan mekanis idealnya adalah 6.
KM = Fb / Fk
6 = 900 / Fk
Fk = 900 / 6
Fk = 150 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 150 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada sistem katrol majemuk.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan jumlah bagian tali yang menopang beban.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Alat yang bekerja berdasarkan prinsip roda berporos adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Tang
B. Pinset
C. Setir mobil
D. Papan miring
E. Katrol tetap
Jawaban Benar
C. Setir mobil
Pembahasan Lengkap
Setir mobil merupakan contoh roda berporos. Roda yang berukuran lebih besar diputar untuk menggerakkan poros sehingga pengemudi dapat memberikan gaya dengan lebih mudah.
Jadi, alat yang menggunakan prinsip roda berporos adalah setir mobil.
Kompetensi yang Diukur
Mengidentifikasi jenis pesawat sederhana.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengenali contoh roda berporos dalam kehidupan sehari-hari.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C1 – Mengingat
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah roda berporos memiliki jari-jari roda 20 cm dan jari-jari poros 5 cm. Keuntungan mekanis ideal alat tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
E. 6
Jawaban Benar
C. 4
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis ideal roda berporos:
KM = R / r
KM = 20 / 5
KM = 4
Jadi, keuntungan mekanis alat tersebut adalah 4.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis roda berporos.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan jari-jari roda dan poros.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah roda berporos memiliki jari-jari roda 30 cm dan jari-jari poros 10 cm. Jika gaya beban sebesar 600 N, 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
Keuntungan mekanis:
KM = R / r
KM = 30 / 10 = 3
Kemudian:
KM = Fb / Fk
3 = 600 / Fk
Fk = 600 / 3
Fk = 200 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada roda berporos.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghubungkan keuntungan mekanis dengan gaya beban dan gaya kuasa.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah tuas memiliki lengan kuasa 80 cm dan lengan beban 20 cm. Jika beban yang diangkat sebesar 400 N, gaya kuasa 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
Fk × lk = Fb × lb
Fk × 80 = 400 × 20
Fk = 8.000 / 80
Fk = 100 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 100 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada tuas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa menggunakan hubungan antara lengan kuasa dan lengan beban.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Sebuah bidang miring memiliki panjang 10 m dan tinggi 2 m. Jika sebuah benda beratnya 1.000 N, keuntungan mekanis dan gaya kuasa ideal secara berturut-turut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 dan 500 N
B. 4 dan 250 N
C. 5 dan 200 N
D. 10 dan 100 N
E. 20 dan 50 N
Jawaban Benar
C. 5 dan 200 N
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis:
KM = s / h
KM = 10 / 2 = 5
Gaya kuasa:
Fk = Fb / KM
Fk = 1.000 / 5
Fk = 200 N
Jadi, keuntungan mekanisnya adalah 5 dan gaya kuasanya 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung keuntungan mekanis dan gaya kuasa bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan dua konsep bidang miring secara berurutan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Pernyataan yang tepat mengenai pesawat sederhana adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Pesawat sederhana selalu mengurangi usaha yang dilakukan
B. Pesawat sederhana dapat mempermudah pekerjaan dengan mengubah besar atau arah gaya
C. Pesawat sederhana selalu menghasilkan energi tambahan
D. Pesawat sederhana dapat menghilangkan seluruh gaya gesek
E. Pesawat sederhana hanya digunakan dalam mesin bermotor
Jawaban Benar
B. Pesawat sederhana dapat mempermudah pekerjaan dengan mengubah besar atau arah gaya
Pembahasan Lengkap
Pesawat sederhana membantu manusia melakukan pekerjaan dengan cara mengubah besar gaya, arah gaya, atau jarak yang diperlukan untuk memberikan gaya.
Pada alat ideal, pesawat sederhana tidak menciptakan energi baru. Dalam kondisi nyata, gesekan juga dapat menyebabkan sebagian energi mekanik berubah menjadi bentuk energi lain.
Kompetensi yang Diukur
Memahami prinsip kerja pesawat sederhana.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan fungsi umum pesawat sederhana.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C2 – Memahami
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Sebuah tuas memiliki keuntungan mekanis 5. Jika gaya kuasa yang diberikan sebesar 60 N, besar beban ideal yang dapat diangkat adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 120 N
B. 180 N
C. 240 N
D. 300 N
E. 360 N
Jawaban Benar
D. 300 N
Pembahasan Lengkap
Rumus keuntungan mekanis:
KM = Fb / Fk
5 = Fb / 60
Fb = 5 × 60
Fb = 300 N
Jadi, beban ideal yang dapat diangkat adalah 300 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung beban berdasarkan keuntungan mekanis.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya beban dari nilai keuntungan mekanis dan gaya kuasa.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah bidang miring memiliki panjang 9 m dan tinggi 3 m. Jika gaya kuasa yang diberikan sebesar 200 N dan gesekan diabaikan, berat maksimum benda yang dapat dinaikkan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 400 N
B. 500 N
C. 600 N
D. 700 N
E. 800 N
Jawaban Benar
C. 600 N
Pembahasan Lengkap
Keuntungan mekanis bidang miring:
KM = s / h
KM = 9 / 3 = 3
Karena:
KM = Fb / Fk
3 = Fb / 200
Fb = 3 × 200
Fb = 600 N
Jadi, berat maksimum benda yang dapat dinaikkan adalah 600 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung beban pada bidang miring.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan beban berdasarkan panjang bidang, tinggi bidang, dan gaya kuasa.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Seorang siswa menggunakan tuas dengan lengan kuasa 1,5 m dan lengan beban 0,5 m untuk mengangkat beban 450 N. Jika tuas ideal, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 125 N
C. 150 N
D. 200 N
E. 225 N
Jawaban Benar
C. 150 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Fk × lk = Fb × lb
Fk × 1,5 = 450 × 0,5
Fk × 1,5 = 225
Fk = 225 / 1,5
Fk = 150 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 150 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan gaya dan lengan pada tuas.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa menggunakan persamaan keseimbangan tuas.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Sebuah sistem katrol ideal memiliki keuntungan mekanis 4. Jika beban yang diangkat memiliki berat 800 N, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 400 N
Jawaban Benar
C. 200 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
KM = Fb / Fk
4 = 800 / Fk
Fk = 800 / 4
Fk = 200 N
Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya kuasa pada sistem katrol.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa berdasarkan keuntungan mekanis sistem katrol.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C3 – Menerapkan
Tingkat Kesulitan
Mudah
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Perhatikan pasangan alat dan jenis pesawat sederhana berikut.
- Gunting — tuas
- Papan miring — bidang miring
- Katrol — katrol
- Setir mobil — roda berporos
Pasangan yang semuanya tepat adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 dan 2 saja
B. 1, 2, dan 3 saja
C. 1, 2, dan 4 saja
D. 2, 3, dan 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4
Jawaban Benar
E. 1, 2, 3, dan 4
Pembahasan Lengkap
Semua pasangan tersebut tepat.
- Gunting bekerja dengan prinsip tuas.
- Papan miring merupakan contoh bidang miring.
- Katrol merupakan salah satu jenis pesawat sederhana.
- Setir mobil bekerja dengan prinsip roda berporos.
Jadi, semua pernyataan benar.
Kompetensi yang Diukur
Mengidentifikasi berbagai jenis pesawat sederhana.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengelompokkan alat berdasarkan prinsip pesawat sederhana yang digunakan.
Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)
C4 – Menganalisis
Tingkat Kesulitan
Sedang
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit
Kesimpulan
Pesawat sederhana merupakan alat yang membantu manusia melakukan pekerjaan dengan lebih mudah melalui perubahan besar gaya, arah gaya, atau jarak pemberian gaya. Jenis pesawat sederhana yang umum dipelajari meliputi tuas, bidang miring, katrol, dan roda berporos.
Dalam menyelesaikan soal pesawat sederhana, penting untuk memahami rumus dan prinsip setiap jenis alat. Pada tuas digunakan hubungan antara gaya dan lengan, sedangkan bidang miring menggunakan perbandingan panjang dan tinggi. Katrol dapat memberikan keuntungan mekanis berdasarkan jumlah bagian tali yang menopang beban, sementara roda berporos menggunakan perbandingan jari-jari roda dan poros.
Dengan memahami konsep, rumus, dan langkah perhitungannya, peserta didik dapat menyelesaikan berbagai soal pesawat sederhana dengan lebih tepat.
