Contoh Soal Katrol: Rumus, Jawaban, dan Pembahasan Lengkap

Contoh soal katrol merupakan materi fisika yang berkaitan dengan pesawat sederhana. Katrol digunakan untuk membantu mengangkat atau memindahkan beban dengan mengubah arah gaya dan, pada jenis tertentu, memperkecil gaya yang diperlukan.

Dalam pembahasan ini, soal katrol dibuat dengan tingkat kesulitan yang bervariasi. Materi mencakup katrol tetap, katrol bergerak, katrol majemuk, keuntungan mekanis, gaya kuasa, serta hubungan antara beban dan jumlah tali yang menopang beban.

Rumus dasar yang sering digunakan antara lain:

Keuntungan mekanis:

KM = W/F

Keterangan:
W = berat beban (N)
F = gaya kuasa (N)

Untuk katrol ideal, keuntungan mekanis juga dapat ditentukan dari jumlah tali yang menopang beban.

Contoh Soal 1–10

Soal Nomor 1

Pertanyaan

Sebuah benda memiliki berat 200 N dan diangkat menggunakan katrol tetap tunggal ideal. Besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 50 N
B. 100 N
C. 150 N
D. 200 N
E. 400 N

Jawaban Benar

D. 200 N

Pembahasan Lengkap

Pada katrol tetap tunggal ideal, keuntungan mekanisnya adalah 1.

Rumus:

KM = W/F

Karena KM = 1, maka:

1 = 200/F

F = 200 N

Jadi, gaya yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Memahami prinsip kerja 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

2 menit.

Soal Nomor 2

Pertanyaan

Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban dengan berat 300 N. Jika katrol dianggap ideal, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 0,5
B. 1
C. 2
D. 3
E. 4

Jawaban Benar

B. 1

Pembahasan Lengkap

Katrol tetap tunggal ideal memiliki satu tali yang menopang beban dan hanya berfungsi mengubah arah gaya.

Keuntungan mekanisnya:

KM = 1

Jadi, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah 1.

Kompetensi yang Diukur

Mengidentifikasi keuntungan mekanis katrol tetap.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan nilai keuntungan mekanis pada katrol tetap.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C2 – Memahami.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

1 menit.

Soal Nomor 3

Pertanyaan

Sebuah beban memiliki berat 400 N dan diangkat menggunakan katrol bergerak tunggal ideal. Besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 50 N
B. 100 N
C. 150 N
D. 200 N
E. 400 N

Jawaban Benar

D. 200 N

Pembahasan Lengkap

Pada katrol bergerak tunggal ideal, beban ditopang oleh dua bagian tali.

Maka keuntungan mekanisnya:

KM = 2

Gunakan rumus:

KM = W/F

2 = 400/F

F = 400/2

F = 200 N

Jadi, gaya yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa pada katrol bergerak.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menggunakan keuntungan mekanis untuk menentukan gaya kuasa.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 4

Pertanyaan

Sebuah katrol bergerak digunakan untuk mengangkat beban seberat 600 N. Jika sistem dianggap ideal, keuntungan mekanis dan gaya kuasa yang diperlukan berturut-turut adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 1 dan 600 N
B. 2 dan 300 N
C. 3 dan 200 N
D. 4 dan 150 N
E. 6 dan 100 N

Jawaban Benar

B. 2 dan 300 N

Pembahasan Lengkap

Katrol bergerak tunggal memiliki keuntungan mekanis:

KM = 2

Gaya kuasa:

F = W/KM

F = 600/2

F = 300 N

Jadi, keuntungan mekanisnya 2 dan gaya kuasanya 300 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghubungkan keuntungan mekanis dengan gaya kuasa.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung gaya kuasa pada katrol bergerak ideal.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 5

Pertanyaan

Sebuah katrol memiliki keuntungan mekanis 4. Jika berat beban yang diangkat adalah 800 N, besar 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

Diketahui:

KM = 4
W = 800 N

Gunakan rumus:

KM = W/F

4 = 800/F

F = 800/4

F = 200 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa berdasarkan keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menggunakan rumus keuntungan mekanis pada katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 6

Pertanyaan

Sebuah beban seberat 1.000 N diangkat menggunakan sistem katrol dengan keuntungan mekanis 5. Gaya kuasa yang dibutuhkan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 500 N

Jawaban Benar

C. 200 N

Pembahasan Lengkap

Rumus keuntungan mekanis:

KM = W/F

Diketahui:

KM = 5
W = 1.000 N

Maka:

5 = 1.000/F

F = 1.000/5

F = 200 N

Jadi, gaya kuasa yang dibutuhkan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan gaya kuasa pada sistem katrol.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung gaya berdasarkan berat beban dan keuntungan mekanis.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 7

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol memiliki 4 tali yang menopang beban secara langsung. Jika berat beban 800 N dan katrol dianggap ideal, 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 sistem katrol ideal, keuntungan mekanis dapat ditentukan berdasarkan jumlah tali yang menopang beban.

KM = 4

Maka:

F = W/KM

F = 800/4

F = 200 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan keuntungan mekanis berdasarkan jumlah tali penopang.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghubungkan jumlah tali dengan keuntungan mekanis.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 8

Pertanyaan

Sebuah benda dengan massa 50 kg diangkat menggunakan katrol bergerak tunggal ideal. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², gaya minimum yang diperlukan untuk mengangkat benda adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 500 N

Jawaban Benar

D. 250 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 50 × 10

W = 500 N

Katrol bergerak tunggal memiliki keuntungan mekanis 2.

Maka:

F = W/2

F = 500/2

F = 250 N

Jadi, gaya minimum yang diperlukan adalah 250 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa dengan memperhitungkan massa benda.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung berat benda dan gaya kuasa pada katrol bergerak.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 9

Pertanyaan

Sebuah katrol tetap digunakan untuk menaikkan beban bermassa 30 kg. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban secara ideal adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 30 N
B. 100 N
C. 150 N
D. 300 N
E. 600 N

Jawaban Benar

D. 300 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 30 × 10

W = 300 N

Katrol tetap ideal memiliki keuntungan mekanis 1.

Maka:

F = W/KM

F = 300/1

F = 300 N

Jadi, gaya yang diperlukan adalah 300 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya pada katrol tetap.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa dari massa benda dan jenis katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 10

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol ideal digunakan untuk mengangkat benda bermassa 80 kg. Jika terdapat 4 bagian tali yang menopang beban dan percepatan gravitasi 10 m/s², gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 400 N
E. 800 N

Jawaban Benar

C. 200 N

Pembahasan Lengkap

Hitung berat benda terlebih dahulu:

W = m × g

W = 80 × 10

W = 800 N

Karena terdapat 4 bagian tali yang menopang beban:

KM = 4

Maka:

F = W/KM

F = 800/4

F = 200 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menganalisis hubungan massa, berat, jumlah tali, dan gaya kuasa.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa pada sistem katrol berdasarkan jumlah tali penopang.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C4 – Menganalisis.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 11

Pertanyaan

Sebuah benda memiliki berat 500 N dan diangkat menggunakan katrol bergerak tunggal ideal. Besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 200 N
C. 250 N
D. 300 N
E. 500 N

Jawaban Benar

C. 250 N

Pembahasan Lengkap

Katrol bergerak tunggal memiliki keuntungan mekanis 2.

Rumus:

KM = W/F

2 = 500/F

F = 500/2 = 250 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 250 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan gaya kuasa pada katrol bergerak.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung gaya berdasarkan keuntungan mekanis katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 12

Pertanyaan

Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat beban dengan berat 450 N. Jika sistem dianggap ideal, gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 225 N
D. 450 N
E. 900 N

Jawaban Benar

D. 450 N

Pembahasan Lengkap

Katrol tetap tunggal memiliki keuntungan mekanis 1.

Maka:

KM = W/F

1 = 450/F

F = 450 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 450 N.

Katrol tetap tidak memperkecil besar gaya pada kondisi ideal, tetapi membantu mengubah arah gaya.

Kompetensi yang Diukur

Memahami fungsi dan keuntungan mekanis katrol tetap.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa pada katrol tetap ideal.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C2–C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 13

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol memiliki keuntungan mekanis 4. Jika gaya yang diberikan sebesar 150 N, berat beban maksimum yang dapat diangkat secara ideal adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 300 N
B. 450 N
C. 500 N
D. 600 N
E. 750 N

Jawaban Benar

D. 600 N

Pembahasan Lengkap

Gunakan rumus:

KM = W/F

Diketahui:

KM = 4
F = 150 N

Maka:

4 = W/150

W = 4 × 150

W = 600 N

Jadi, berat beban maksimum yang dapat diangkat adalah 600 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan berat beban berdasarkan keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu mengubah persamaan keuntungan mekanis untuk mencari berat beban.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3–C4)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 14

Pertanyaan

Sebuah katrol bergerak digunakan untuk mengangkat benda bermassa 40 kg. Jika percepatan gravitasi 10 m/s² dan katrol dianggap ideal, gaya 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

Berat benda:

W = m × g

W = 40 × 10 = 400 N

Katrol bergerak tunggal mempunyai keuntungan mekanis 2.

Maka:

F = W/KM

F = 400/2

F = 200 N

Jadi, gaya yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa pada katrol bergerak berdasarkan massa benda.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung berat benda dan gaya kuasa.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 15

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol memiliki 5 bagian tali yang menopang beban. Jika berat beban 1.000 N dan sistem dianggap ideal, besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 500 N

Jawaban Benar

C. 200 N

Pembahasan Lengkap

Jumlah tali yang menopang beban menunjukkan keuntungan mekanis:

KM = 5

Gunakan rumus:

F = W/KM

F = 1.000/5

F = 200 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan gaya kuasa berdasarkan jumlah tali penopang.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis dan gaya kuasa pada sistem katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3–C4)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 16

Pertanyaan

Sebuah benda bermassa 60 kg diangkat menggunakan sistem katrol dengan keuntungan mekanis 3. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 300 N
E. 600 N

Jawaban Benar

C. 200 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 60 × 10 = 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 menggunakan konsep keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa dari massa benda dan keuntungan mekanis.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 17

Pertanyaan

Sebuah beban beratnya 900 N diangkat menggunakan sistem katrol dengan gaya kuasa 300 N. Keuntungan mekanis sistem tersebut adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5

Jawaban Benar

C. 3

Pembahasan Lengkap

Gunakan rumus:

KM = W/F

KM = 900/300

KM = 3

Jadi, keuntungan mekanis sistem katrol tersebut adalah 3.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung keuntungan mekanis katrol.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan keuntungan mekanis berdasarkan berat beban dan gaya kuasa.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 18

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol digunakan untuk mengangkat beban seberat 1.200 N. Jika terdapat 6 bagian tali yang menopang beban, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 300 N
E. 600 N

Jawaban Benar

C. 200 N

Pembahasan Lengkap

Jumlah tali penopang:

KM = 6

Gaya kuasa:

F = W/KM

F = 1.200/6

F = 200 N

Jadi, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan gaya kuasa berdasarkan jumlah tali penopang.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menerapkan konsep keuntungan mekanis pada sistem katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 19

Pertanyaan

Sebuah katrol bergerak digunakan untuk mengangkat benda bermassa 70 kg. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², keuntungan mekanis katrol adalah 2. Besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 175 N
B. 250 N
C. 300 N
D. 350 N
E. 700 N

Jawaban Benar

D. 350 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 70 × 10 = 700 N

Keuntungan mekanis:

KM = 2

Maka:

F = W/KM

F = 700/2

F = 350 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 350 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa pada katrol bergerak.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung berat benda dan gaya kuasa berdasarkan keuntungan mekanis.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 20

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol ideal memiliki 4 tali yang menopang beban. Jika gaya kuasa yang diberikan sebesar 250 N, berat beban yang dapat diangkat adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 500 N
B. 750 N
C. 1.000 N
D. 1.250 N
E. 1.500 N

Jawaban Benar

C. 1.000 N

Pembahasan Lengkap

Karena terdapat 4 tali yang menopang beban:

KM = 4

Gunakan rumus:

KM = W/F

4 = W/250

W = 4 × 250

W = 1.000 N

Jadi, berat beban yang dapat diangkat adalah 1.000 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan berat beban berdasarkan keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung berat beban dari gaya kuasa dan jumlah tali penopang.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C4)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 21

Pertanyaan

Sebuah benda memiliki berat 1.500 N dan diangkat menggunakan sistem katrol dengan keuntungan mekanis 5. Besar gaya kuasa yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 200 N
B. 250 N
C. 300 N
D. 350 N
E. 500 N

Jawaban Benar

C. 300 N

Pembahasan Lengkap

Gunakan rumus:

KM = W/F

Diketahui:

KM = 5
W = 1.500 N

Maka:

F = W/KM

F = 1.500/5

F = 300 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 300 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan gaya kuasa berdasarkan keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung gaya kuasa pada sistem katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 22

Pertanyaan

Sebuah katrol bergerak tunggal digunakan untuk mengangkat benda bermassa 50 kg. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², besar gaya minimum yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 500 N

Jawaban Benar

D. 250 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 50 × 10 = 500 N

Katrol bergerak tunggal memiliki keuntungan mekanis 2.

Maka:

F = W/2

F = 500/2

F = 250 N

Jadi, gaya minimum yang diperlukan adalah 250 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa pada katrol bergerak.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya berdasarkan massa benda dan keuntungan mekanis.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 23

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol memiliki keuntungan mekanis 4. Jika gaya kuasa yang diberikan adalah 175 N, berat beban yang dapat diangkat secara ideal adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 350 N
B. 500 N
C. 600 N
D. 700 N
E. 800 N

Jawaban Benar

D. 700 N

Pembahasan Lengkap

Gunakan rumus:

KM = W/F

Diketahui:

KM = 4
F = 175 N

Maka:

W = KM × F

W = 4 × 175

W = 700 N

Jadi, berat beban yang dapat diangkat adalah 700 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan berat beban dari nilai keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menggunakan persamaan keuntungan mekanis untuk menentukan berat beban.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 24

Pertanyaan

Sebuah benda bermassa 100 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. 100 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 250 N
E. 500 N

Jawaban Benar

C. 200 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 100 × 10 = 1.000 N

Jumlah tali yang menopang beban adalah 5, sehingga:

KM = 5

Gaya kuasa:

F = W/KM

F = 1.000/5

F = 200 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menganalisis hubungan massa, berat, dan keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa pada sistem katrol berdasarkan jumlah tali penopang.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C1–C6)

C4 – Menganalisis.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

4 menit.

Soal Nomor 25

Pertanyaan

Sebuah katrol tetap digunakan untuk mengangkat benda bermassa 25 kg. Jika g = 10 m/s² dan sistem dianggap ideal, besar gaya yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 50 N
B. 100 N
C. 125 N
D. 250 N
E. 500 N

Jawaban Benar

D. 250 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 25 × 10

W = 250 N

Katrol tetap memiliki keuntungan mekanis 1.

Maka:

F = W/1

F = 250 N

Jadi, gaya yang diperlukan adalah 250 N.

Kompetensi yang Diukur

Memahami karakteristik katrol tetap.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya kuasa pada katrol tetap ideal.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 26

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol memiliki 6 tali yang menopang beban. Jika berat beban 1.800 N, gaya kuasa ideal yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 200 N
B. 250 N
C. 300 N
D. 400 N
E. 600 N

Jawaban Benar

C. 300 N

Pembahasan Lengkap

Keuntungan mekanis sistem:

KM = 6

Gunakan rumus:

F = W/KM

F = 1.800/6

F = 300 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 300 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa berdasarkan jumlah tali penopang.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan gaya yang diperlukan pada sistem katrol ideal.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 27

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol memiliki keuntungan mekanis 3. Jika beban yang diangkat memiliki massa 90 kg dan g = 10 m/s², gaya kuasa yang diperlukan 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

Berat beban:

W = m × g

W = 90 × 10

W = 900 N

Keuntungan mekanis:

KM = 3

Maka:

F = W/KM

F = 900/3

F = 300 N

Jadi, gaya kuasa yang diperlukan adalah 300 N.

Kompetensi yang Diukur

Menghitung gaya kuasa berdasarkan massa dan keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menerapkan konsep keuntungan mekanis dalam perhitungan katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 28

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol digunakan untuk mengangkat beban seberat 2.400 N dengan gaya kuasa 400 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 = 2.400/400

KM = 6

Jadi, keuntungan mekanis sistem katrol tersebut adalah 6.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan keuntungan mekanis berdasarkan gaya dan beban.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung keuntungan mekanis suatu sistem katrol.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Mudah.

Estimasi Waktu Pengerjaan

2 menit.

Soal Nomor 29

Pertanyaan

Sebuah benda bermassa 120 kg akan diangkat menggunakan sistem katrol dengan keuntungan mekanis 4. Jika g = 10 m/s², besar gaya kuasa minimum yang diperlukan adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 200 N
B. 250 N
C. 300 N
D. 400 N
E. 480 N

Jawaban Benar

C. 300 N

Pembahasan Lengkap

Berat benda:

W = m × g

W = 120 × 10

W = 1.200 N

Keuntungan mekanis:

KM = 4

Maka:

F = W/KM

F = 1.200/4

F = 300 N

Jadi, gaya kuasa minimum yang diperlukan adalah 300 N.

Kompetensi yang Diukur

Menentukan gaya minimum menggunakan konsep keuntungan mekanis.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menghitung gaya kuasa berdasarkan massa beban dan keuntungan mekanis.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C3)

C3 – Menerapkan.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Soal Nomor 30

Pertanyaan

Sebuah sistem katrol ideal memiliki 8 bagian tali yang menopang beban. Jika gaya kuasa yang diberikan sebesar 150 N, berat maksimum beban yang dapat diangkat adalah ….

Pilihan Jawaban

A. 600 N
B. 800 N
C. 1.000 N
D. 1.200 N
E. 1.500 N

Jawaban Benar

D. 1.200 N

Pembahasan Lengkap

Jumlah tali yang menopang beban menunjukkan keuntungan mekanis:

KM = 8

Gunakan rumus:

KM = W/F

8 = W/150

W = 8 × 150

W = 1.200 N

Jadi, berat maksimum beban yang dapat diangkat adalah 1.200 N.

Kompetensi yang Diukur

Menganalisis hubungan keuntungan mekanis dan berat beban.

Indikator Pembelajaran

Peserta didik mampu menentukan berat beban berdasarkan jumlah tali dan gaya kuasa.

Level Kognitif (Taksonomi Bloom C4)

C4 – Menganalisis.

Tingkat Kesulitan

Sedang.

Estimasi Waktu Pengerjaan

3 menit.

Kesimpulan

Contoh soal katrol membantu memahami penerapan konsep pesawat sederhana dalam kehidupan sehari-hari. Katrol dapat digunakan untuk mengubah arah gaya maupun mengurangi gaya yang diperlukan untuk mengangkat suatu beban.

Rumus utama yang perlu dipahami adalah:

KM = W/F

Semakin besar keuntungan mekanis suatu sistem katrol, semakin kecil gaya kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban dengan kondisi ideal. Pada katrol tetap tunggal, keuntungan mekanisnya 1, sedangkan pada katrol bergerak dan sistem katrol majemuk, keuntungan mekanis dapat lebih besar bergantung pada jumlah tali yang menopang beban.

Dengan memahami hubungan antara berat beban, gaya kuasa, jumlah tali, dan keuntungan mekanis, berbagai soal katrol dapat diselesaikan secara lebih mudah dan sistematis.