Bidang miring adalah salahsatu pesawat sederhana yang digunakan untuk mempermudah usaha dalam menaikkan suatu benda ke suatu ketinggian. Daripada menaikkan secara vertikal, maka lebih mudah jika dinaikkan menggunakan suatu bidang miring. Contoh beberapa aplikasi bidang miring dalam kehidupan.

Contoh Bidang Miring

Bidang miring sebenarnya dapat kita lihat di sekitar pada kehidupan sehari-hari. Berbagai upaya dalam memindahkan barang biasa dari atas ke bawah atau sebaliknya dilakukan pada permukaan miring agar menjadi lebih mudah.

Dengan bantuan bidang miring gaya yang dikeluarkan untuk mendorong benda menjadi lebih kecil daripada diangkat, walaupun lintasan yang ditempuh menjadi lebih panjang. Prinsip bidang miring juga digunakan pada berbagai alat dan perkakas seperti pisau, kapak atau paku.

Berikut merupakan beberapa contoh bidang miring yang bisa dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.

  1. Tangga pada rumah atau bangunan dibuat bertingkat-tingkat atau berkelok-kelok. Hal ini dilakukan untuk memperkecil gaya dan usaha.
  2. Jalan di daerah pegunungan selalu berkelok-kelok. Hal ini bertujuan agar jalan menjadi lebih mudah untuk dilewati kendaraan.
  3. Untuk menaikkan drum ke atas truk menggunakan papan kayu yang dimiringkan. Hal ini juga menggunakan prinsip bidang miring.
  4. Pisau termasuk alat yang juga menggunakan prinsip bidang miring.
  5. Kapak termasuk alat yang menerapkan konsep bidang miring
  6. Ulir sekrup memiliki bentuk yang menyerupai tangga melingkar yang menjadi penerapan bidang miring. Hal ini dilakukan untuk memudahkan sekrup menancap.
  7. Dongkrak juga merupakan penerapan bidang miring karena menggunakan prinsip yang sama dengan sekrup.
  8. Paku merupakan alat dengan bidang miring.
  9. Alat pahat menjadi salah satu contoh bidang miring lain.
  10. Kater/pemotong adalah contoh pesawat sederhana yang menggunakan prinsip bidang miring.

Rumus Bidang Miring

Baca :   Volume Gabungan Kerucut Dan Setengah Bola

Terdapat rumus tertentu yang digunakan untuk menghitung gaya pada bidang miring yang dikeluarkan. Rumus bidang miring dibentuk dari perpaduan antara gaya kuasa, berat benda, tinggi, dan panjang bidang miring. Selain gaya kuasa pada bidang miring, kita juga menentukan keuntungan mekanik pada bidang miring. Secara matematis, rumus bidang miring dapat ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

F = Gaya kuasa (N)

s = Panjang bidang miring (m)

w = Berat benda (N)

h = Tinggi bidang miring (m)

Contoh Soal 1

Sebuah bidang miring digunakan untuk menaikan batu 40 kg setinggi 5m. Jika panjang bidang miringnya 10 m, berapakah keuntungan mekanik, gaya dorong, dan usaha untuk menaikkan benda tersebut?

Menghitung besarnya Keuntungan Mekanik (KM)

KM = s/h

KM = 10/5

KM =
2

Menghitung besarnya gaya dorong (F)

KM = w/F

2 = 400/F

F = 400/2

F =
200 N

Menghitung besarnya Usaha (W)

W = F x S

W = 200 x 10

W =
2000 Joule

Catatan
: huruf
W
besar menunjukkan simbol Usaha satuannya J atau Joule, huruf
w
kecil menunjukkan simbol berat beban satuannya N atau Newton.

Contoh Soal 2

Perhatikan gambar bidang miring di bawah ini, berapakah massa benda yang di dorong ke atas?

Menghitung ketinggian (h)

Berlaku Teorema Phytagoras

S² = h² + alas²

10² = h² + 8²

h² = 100 – 64

h² = 36

h = 6 m

Menghitung Keuntungan Mekanik (KM)

KM = s/h

KM = 10/6

Menghitung berat beban (w)

KM = w/F

10/6 = w/240

w = 10/6 . 240

w = 2400/6

w = 400 N

Menghitung massa benda (m)

w = m.g

400 = m.10

m = 400/10

m = 40 Kg.

Contoh Soal 3

Perhatikan gambar bidang miring di bawah ini, hitunglah panjang papan yang digunakan sebagai bidang miring dan jarak x ?

Contoh Soal 4

Dengan menggunakan papan yang mempunyai panjang 4 meter, kemudian pekerja mengerahkan gaya 1.250 N untuk memindahkan kotak ke langit-langit yang memiliki tinggi 2 meter. Berapakah berat kotak itu?

Diketahui :

s = 15 m

F = 1.250 N

h = 2 m

Ditanyakan w?

Pembahasan :

w/F = s/h

w/1250 N = 4 m/2 m

w/1250 N = 2

w = 2 . 1250 N

w = 2500 N

Contoh Soal 5

Pada suatu benda dengan berat 1800 N kemudian akan dinaikkan ke ketinggian 2,5 m. apabila diketahui pada keuntungan mekanis yakni 6, maka berapakah jarak yang ditempuh benda pada bidang miring dan kuasa yang dibutuhkan untuk mendorong benda ?

Diketahui :

Berat benda w = 1800 N

Ketinggian h = 2,5 m

Keuntungan Mekanis KM = 6

Ditanyakan

Panjang bidang miring (s) dan besarnya gaya kuasa yang dibutuhkan (F) ?

Jawab :

Menghitung s

KM = s/h

6 = s/2,5 m

s = 6 . 2,5 m

s = 15 m

Menghitung F

KM = w/F

6 = 1.800 N/F

F = 1.800 N/6

F = 300 N

Baji

Baji adalah pesawat sederhana yang menggunakan dua bidang miring yang disatukan. Baji biasa digunakan untuk membelah suatu bidang, salah satunya kayu. Pada baji, bidang yang hendak dibelah diam, sementara bidang miringnya digerakkan naik-turun. Alat yang mudah ditemukan yang merupakan jenis baji adalah kampak, pisau, dan pahat.

Sekrup

Sekrup adalah pesawat sederhana yang dibentuk dari bidang miring yang dililitkan mengitari sebuah batang atau silinder sebagai pusatnya sehingga terlihat sebagai spiral. Sekrup dapat digunakan untuk mengikat atau merekatkan dua buah benda. Jika kamu mengamati sebuah sekrup, kamu akan lihat uliran berupa bidang miring yang bergerak dari ujung sekrup hingga dekat puncaknya. Saat kamu memutar sekrup, uliran seolah-olah menarik sekrup ke dalam kayu. Sebenarnya, bidang miring pada sekrup itu bergeser melalui kayu.

Ketika kita akan mengaitkan dua buah papan kayu, alat yang bisa digunakan adalah paku yang ditancapkan dengan palu atau sekrup yang ditancapkan menggunakan tuas (obeng). Gaya yang dibutuhkan untuk menancapkan paku pada kayu lebih besar daripada gaya yang dibutuhkan untuk menancapkan sekrup pada kayu. Hal ini menunjukkan bahwa prinsip kerja sekrup sebagai pesawat sederhana adalah mempermudah usaha manusia karena dengan usaha yang sedikit dapat menghasil gaya yang besar.

Baca :   Manakah Diantara Kelompok Tiga Bilangan Berikut Yang Merupakan Tripel

Keuntungan mekanik bidang miring dapat dihitung rumus:

Di mana:

r = jari-jari lengan gaya pemutar sekrup

d = interval sekrup

Prinsip sekrup ini digunakan untuk mengkontruksi jalan raya di pegunungan, sehingga jalan raya dibuat berkelok-kelok supaya jalan menjadi agak landai dari sebelumnya sehingga gaya yang diperlukan untuk menuju puncak pegunungan menjadi lebih kecil.

Contoh Soal 1

Sebuah sekrup mempunyai jari-jari = 14 mm dan jarak antara tiap uliran 0,04 mm. Berapa keuntungan mekanik sekrup itu ?

Diketahui :

r = 14 mm

d = 0,04 m

Ditanyakan

KM sekrup

Jawab :

KM = 2 x 22/7 x 14 / 0,04

KM = 2200

Contoh Soal 2

Dengan gaya putar 15 N kita dapat memasang sekrup pada sebatang besi sehingga menghasilkan gaya lekat 150 N. Jika jari-jari sekrup 0,7 cm, berapa jarak antara uliran sekrup itu ?

KM = gaya lekat/gaya putar

KM = 150/15

KM = 10

r = 0,7 cm = 7 mm

d?

10 = (2 x 22/7 x 7 ) / d

10d = 44

d = 4,4 mm

Contoh Soal 3

Kapak dengan tebal 10 cm mempunyai lebar 24 cm. Berapa keuntungan mekaniknya?

KM = 24/10 = 2,4

Contoh Soal 4

Budi memotong daging dengan pisau tajam. Gaya yang Budi kerjakan 35 N, ternyata gaya pisau memotong daging adalah 140 N. Hitung keuntungan mekanik pisau itu! Jika lebar pisau 4 cm, berapa tebal pisau itu?

KM = gaya potong/gaya dikerjakan

KM = 140/35

KM = 4

KM = lebar/tebal

4 = 4/tebal

tebal = 1 cm