Cara Mudah Menyelesaikan Soal Pengungkit (Tuas)

Oleh: Tumbur Simangunsong, Guru SMPN 1 Silau Laut, Asahan Sumatera Utara

KOMPAS.com - Seperti kita ketahui bahwa pesawat sederhana adalah alat sederhana yang digunakan untuk mempermudah melakukan usaha atau pekerjaan. Alat ini bekerja berdasarkan prinsip pemindahan arah gaya dan besarnya gaya.

Jenis-jenis pesawat sederhana yang umum digunakan ada empat jenis, yaitu katrol, bidang miring, roda berporos (gear) dan pengungkit atau tuas. Kali ini kita akan membahas tentang pengungkit atau tuas.

Pengungkit atau tuas adalah alat sederhana yang prinsip kerjanya mengubah arah dan besar gaya dengan menggunakan kuasa. Perhatikan gambar berikut: 

Tuas dibagi menjadi tiga  jenis berdasarkan letak atau posisi beban atau titik tumpu, yaitu :

Persamaan yang berlaku pada tuas

 W x Lb = F x Lk

Di mana W = m x g

Keterangan: 

W = Berat (Newton)
F = Gaya/ Kuasa (Newton)
Lb= Lengan Beban (meter)
Lk= Lengan Kuasa (meter)
m = Massa (Kilogram)
g = Gaya gravitasi

Contoh soal

Misalnya, seorang pekerja bangunan mengungkit batu seberat 36 kilogram menggunakan kayu pengungkit sepanjang 2 meter dan dia meletakkan titik tumpu seperti pada gambar berikut: 

Besar kuasa yang diperlukan untuk dapat mengungkit batu tersebut adalah?

Untuk menyelesaikan soal seperti di atas dapat kita lakukan dengan cara sebagai berikut :

Diketahui :  

m = 36 Kg
g = 10 m/s²
Lk = 1,8 m
Lb = 0,2 m

Ditanyakan: F = ….?

Penyelesaian:

W x Lb = F x Lk

Di mana W  = m x g
= 36 Kg x 10 m/s²
W = 360 Newton

maka:

W x Lb = F x Lk
360 x 0,2 = F x 1,8
72 = F x 1,8
F = 72/1,8……………….sama-sama dikali 10
F = 720/18
F =  40 Newton

Jadi, besar kuasa yang dilakukan oleh pekerja tersebut adalah 40 Newton. 

Dari sini dapat kita simpulkan bahwa dengan menggunakan pengungkit/tuas kita mendapat keuntungan mekanis sebesar 360/40 = 9 kali lebih ringan.

Bagaimana jika titik tumpu digeser 4 kali jarak beban ke titik tumpu semula? Berapa besar kuasa dan keuntungan mekanisnya?

Dari sini dapat kita tentukan bahwa::

Lb  = 4 Lb awal + Lb awal
= (4 x 0,2) + 0,2 
= 1 m
Lk  = 1 m

Maka besar kuasa adalah 

360 x 1 = F x 1
360 = F x 1
F = 360/1
F = 360 Newton

Keuntungan mekanisnya adalah 1, dengan demikian posisi titik tumpu sangat menentukan besar kecilnya keuntungan mekanis. Dari contoh soal di atas dapat disimpulkan semakin dekat titik tumpu ke titik kuasa, maka keuntungan mekanis semakin kecil, dan sebaliknya.