Perhatikan gambar 4 berikut ini.
Gambar 4. Menggeser Batu Menggunakan Tongkat
Pada Gambar 4 tampak seseorang sedang berusaha menggeser sebongkah batu besar dengan menggunakan tongkat kayu dan sebuah batu kecil. Orang tersebut meletakkan salah satu ujung tongkat kayu di bawah batu kemudian meletakkan batu kecil di bawah tongkat kayu. Tongkat kayu tersebut berfungsi sebagai pengungkit dan balok kayu berfungsi sebagai titik tumpu. Orang tersebut kemudian menekan ujung tongkat kayu yang paling jauh dari batu. Tekanan yang diberikan akan menyebabkan tongkat kayu bergerak. Pergerakan ujung tongkat kayu yang ditekan menyebabkan pergerakan kecil pada ujung tongkat kayu yang dekat dengan batu. Meskipun pergerakan yang terjadi sangat kecil, namun pergerakan ini membuat gaya tekan menjadi lebih besar. Pertambahan gaya yang terjadi akan mampu mengangkat batu. Batu pada contoh di atas disebut beban, sedangkan gaya tekan yang diberikan orang tersebut disebut dengan usaha atau kuasa. Untuk mempermudah, perhatikan Gambar 5.
Gambar 5. Diagram Prinsip Kerja Tuas
Titik A pada Gambar 5 disebut titik kuasa dimana tempat melakukan usaha, titik B disebut titik tumpu dimana tempat pesawat bertumpu dan dan titik C disebut titik beban dimana beban ditempatkan. Jarak kuasa ke titik tumpu (jarak AB) disebut lengan kuasa (lk). Jarak titik beban ke titik tumpu (jarak BC) disebut lengan beban (lb). Massa kuasa adalah mA dan massa beban adalah mB. Massa beban dan massa kuasa berbanding terbalik dengan panjang lengan masing-masing.
Berdasarkan titik tumpunya, tuas dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu:
1. tuas jenis pertama
Letak titik tumpu tuas jenis ini berada di antara titik beban dan titik kuasa, seperti diilustrasikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Diagram Prinsip Kerja Tuas Jenis Pertama
Contoh tuas jenis pertama, yaitu menggeser batu dengan pengungkit, tang dan gunting.
2. tuas jenis kedua
Pada tuas jenis kedua, titik beban berada di antara titik tumpu dan titik kuasa, seperti diilustrasikan Gambar 7.
Gambar 7. Diagram Prinsip Kerja Tuas Jenis Kedua
Contohnya, pembuka tutup botol dan gerobak dorong.
3. tuas jenis ketiga
Pada tuas jenis ketiga, titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik beban, seperti diilustrasikan pada Gambar 8.
Gambar 8. Diagram prinsip kerja tuas jenis ketiga
Tuas jenis ketiga dijumpai pada mengambil tanah dengan sekop, staples, penjepit kue dan pinset.
Tuas dalam Tubuh
Perlu kalian ketahui, bahwa ternyata setiap rangka kita dalam aktivitas tubuh kita mengandalkan prinsip kerja tuas. Untuk lebih jelasnya, perhatikan Gambar 9.
Gambar 9. Tuas dalam tubuh
Mari dibahas satu-satu ya. Pertama ada di kepala antara tengkorak dan tulang leher, dari gambar 9 (a) kira-kira kalian bisa menebak jenis tuas keberapakah itu? Ya benar sekali, pada tengkorak dan tulang leher merupakan jenis tuas pertama. Karena, kalau dirasakan leher sebagi kuasa yang membuat beban dalam hal ini tulang didaerah muka terangkat dan porosnya (titik tumpu) ada ditengah hal itu juga yang menyebabkan leher sering pegal-pegal.
Kedua adalah telapak kaki, tanpa sadar ternyata bagian telapak kaki juga memiliki keunikan. Pada saat berjinjit seperti pada gambar 9 (b) menyebabkan ujung telapak kaki manjadi titik tumpu bagi anggota badan, kemudian pangkal telapak kaki menjadi sedikit tegang karena disitulah kuasa yang diberikan, dan beban berada ditengah-tengah telapak kaki. Telapak kaki pada saat berjinjit merupakan jenis tuas kedua.
Ketiga adalah lengan mengangkat beban, seperti pada gambar 9 (c) jenis tuas ini paling banyak ditemui di anggota tubuh, yaitu jenis tuas ketiga. Contohnya saat mengangkat suatu benda dengan menggunakan tangan, maka tangan yang memegang beban menjadi titik beban, lengan menjadi kuasa, dan siku menjadi titik tumpu.
Gambar 10. Kaki menggunakan sandal berhak tinggi
Wanita yang menggunakan sepatu atau sandal berhak tinggi seperti pada Gambar 12 dalam waktu yang lama akan memaksa otot betis berkontraksi dan menyesuaikan sudut dari sepatu atau sandal berhak tinggi secara terus menerus. Sehingga otot akan menjadi lebih pendek dan tegang. Pemakaian sepatu atau sandal berhak tinggi memiliki pengaruh terhadap kesehatan manusia. Carilah artikel tentang bahaya menggunakan sepatu atau sandal berhak tinggi dalam waktu yang lama melalui internet dengan alamat
http://www.tinggibadan.com/highheels.php.
Keuntungan Mekanis Tuas
Perhatikan Gambar 11 berikut.
Gambar 11. Prinsip Kerja Tuas
w menyatakan beban yang akan diangkat atau dipindahkan.
F merupakan gaya yang diberikan (kuasa). Titik O adalah titik tumpu tuas. Panjang OA merupakan panjang lengan beban (l
b), sedangkan panjang OB merupakan panjang lengan kuasa (l
k). Agar kamu dapat mengetahui bagaimana cara menghitung keuntungan mekanis tuas, silahkan download dan lakukan kegiatan Lembar Kerja Siswa 2 “Keuntungan Mekanis Tuas”
disini.
Perhatikan video percobaan untuk mengetahui keuntungan mekanis tuas berikut. Amati kegiatan percobaan dalam video dan catat hasilnya di tempat yang telah disediakan di Lembar Kegiatan Siswa 2 “Keuntungan Mekanis Tuas”.
Berdasarkan percobaan di atas, diperoleh bahwa tuas berada dalam keadaan setimbang jika perkalian antara beban (w) dengan lengan beban (lb) sama dengan perkalian antara kuasa (F) dengan lengan kuasa (lk). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
atau
Keuntungan mekanis adalah perbandingan antara beban yang diangkat dengan kuasa. Keuntungan mekanis tuas merupakan perbandingan antara lengan kuasa dengan lengan beban. Secara matematis dapat dirumuskan:
