Rumus Tuas (Contoh Soal dan Pembahasan Pesawat Sederhana Tuas)

Tuas atau pengungkit adalah sebuah batang yang dapat diputar di sekitar titik tumpu. Jika ujung tuas yang satu diungkit ke bawah, maka ujung yang lain akan memberikan dorongan ke atas. Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehingga keuntungan menggunakan tuas adalah gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan. Besarnya gaya yang dihasilkan bergantung pada panjang lengan gaya dan panjang lengan beban. Makin besar perbandingannya, makin besar pula gaya ungkit yang dihasilkan.

Jenis-Jenis Tuas

Berdasarkan letak titik tumpunya, tuas atau pengungkit diklasifikasikan menjadi tiga golongan, yaitu sebagai berikut.
1. Tuas Golongan Pertama
Titik tumpu berada di antara titik beban dan titik kuasa. Contohnya gunting, tang pemotong, gunting kuku, dan linggis.

2. Tuas Golongan Kedua
Titik beban berada di antara titik tumpu dan titik kuasa. Contoh tuas jenis ini, di antaranya adalah gerobak beroda satu, pemotong kertas, dan pelubang kertas.

3. Tuas Golongan Ketiga
Titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik beban. Contoh tuas jenis ini adalah lengan, alat pancing, dan sekop.

Rumus Tuas

Perbandingan beban yang diangkat dan kuasa yang dilakukan tuas disebut keuntungan mekanis, dirumuskan sebagai berikut:

dengan:
KM = keuntungan mekanis
w = beban
F = kuasa
lk = lengan kuasa
lb = lengan beban

Contoh Soal Tuas dan Jawabannya

1. Sebuah batu yang beratnya 500 N dipindahkan menggunakan sebuah tuas dengan gaya sebesar 200N. Bila lengan kuasa 50 cm, hitunglah:
a. jarak antara beban ke titik tumpu tuas
b. keuntungan mekanis yang diperoleh
Penyelesaian:
Diketahui: w = 500 N; F = 200 N; lk = 50 cm = 0,5 m
Ditanya: (a) lk ; (b) km
Jawab:
a. jarak antara beban dengan titik tumpu tuas (lk):

Jadi, jarak antara beban dengan titik tumpu tuas adalah 1,25 m.

b. Keuntungan mekanis yang diperoleh:

Jadi, keuntungan mekanis yang diperoleh adalah 2,5.

2. Sebuah pengungkit dengan panjang 3 m digunakan untuk mengangkat batu yang beratnya 2.000 N. Jika panjang lengan kuasa 2,5 m, hitunglah:
a. gaya kuasa yang harus diberikan untuk mengangkat batu;
b. keuntungan mekanis tuas.
Penyelesaian:
Diketahui: l = 3 m, lb = (3 m – 2,5 m) = 0,5 m, Fb = 2.000 N, lk = 2,5 m
Ditanya:

a. gaya kuasa
b. keuntungan mekanis

Jawab:

a. gaya kuasa

 

b. keuntungan mekanis

KM = Fb/Fk

KM =2000/400 = 5

3. Sebuah tuas memiliki lengan beban 2 cm dan lengan kuasa 10 cm. Jika kita ingin mengangkat beban yang memiliki berat 5 N, berapa gaya yang harus kita gunakan? tentukan pula keuntungan mekanis alat tersebut !
Diketahui:
B = 2 cm
K = 10 cm
w = 5 N

Jawab:

w lB = F lK
5 N × 2 cm = F × 10 cm
F = 10 N cm / 10 cm = 1 N

Keuntungan mekanis alat,
KM = w/F
KM = 5/1 = 5