💪 Kalkulator Usaha & Keuntungan Mekanis

📝 Petunjuk: Pilih topik materi di bawah, kemudian pilih variabel yang ingin dihitung, isi field lainnya, lalu klik "Hitung". Sistem akan memberikan hasil dan penjelasan langkah-demi-langkah.
W = F · s

W = Usaha (Joule, J)

F = Gaya yang bekerja (Newton, N)

s = Perpindahan benda (meter, m)

Catatan: Rumus ini berlaku jika gaya searah dengan perpindahan

Gaya yang bekerja pada benda (searah perpindahan)
Newton (N)
Jarak perpindahan benda
meter (m)
Energi yang dipindahkan oleh gaya
Joule (J)

✨ Hasil Perhitungan

📖 Penjelasan Langkah-langkah Penyelesaian

KM = w / F = lk / lb

KM = Keuntungan Mekanis (tanpa satuan)

w = Beban / gaya berat (Newton, N)

F = Gaya kuasa (Newton, N)

lk = Lengan kuasa (meter, m)

lb = Lengan beban (meter, m)

💡 Rumus Prinsip Tuas: w × lb = F × lk (momen beban = momen kuasa)
Gaya berat beban yang diangkat
Newton (N)
Gaya yang diberikan untuk mengangkat beban
Newton (N)
Jarak dari titik tumpu ke titik gaya kuasa
meter (m)
Jarak dari titik tumpu ke titik beban
meter (m)
Perbandingan beban dengan kuasa (atau lengan kuasa dengan lengan beban)
tanpa satuan

✨ Hasil Perhitungan

📖 Penjelasan Langkah-langkah Penyelesaian

📚 Ringkasan Rumus

W = F · s

Usaha: Energi yang dipindahkan oleh gaya kepada benda sehingga benda berpindah. Usaha bernilai positif jika gaya searah perpindahan, negatif jika berlawanan arah.

KM = w / F = lk / lb

Keuntungan Mekanis (Tuas): Perbandingan antara beban dengan kuasa, atau lengan kuasa dengan lengan beban. Semakin besar KM, semakin mudah mengangkat beban.

💡 Konsep Penting:
  • 1 Joule (J) = 1 Newton × 1 meter = usaha yang dilakukan gaya 1 N untuk memindahkan benda sejauh 1 m
  • Usaha = 0 jika: gaya = 0, perpindahan = 0, atau gaya tegak lurus perpindahan
  • Tuas adalah pesawat sederhana yang menggunakan prinsip momen gaya
  • KM > 1: tuas memberikan keuntungan (kuasa lebih kecil dari beban)
  • KM = 1: tidak ada keuntungan mekanis
  • Prinsip tuas: w × lb = F × lk (momen beban = momen kuasa)

💡 Contoh Soal dan Penyelesaian

Contoh 1: Usaha

Seorang anak mendorong kotak dengan gaya 50 N sehingga kotak berpindah sejauh 10 m searah dengan gaya. Berapa usaha yang dilakukan anak tersebut?
1 Identifikasi Variabel

Diketahui: F = 50 N, s = 10 m

Ditanya: W = ?

2 Gunakan Rumus
W = F · s = 50 × 10 = 500 J
3 Kesimpulan

Jadi, usaha yang dilakukan anak tersebut adalah 500 Joule.

Contoh 2: Keuntungan Mekanis Tuas

Sebuah tuas digunakan untuk mengangkat beban 400 N. Jika lengan kuasa 2 m dan lengan beban 0,5 m, berapa gaya kuasa yang diperlukan dan berapa keuntungan mekanisnya?
1 Identifikasi Variabel

Diketahui: w = 400 N, lk = 2 m, lb = 0,5 m

Ditanya: F = ? dan KM = ?

2 Hitung Keuntungan Mekanis
KM = lk / lb = 2 / 0,5 = 4
3 Hitung Gaya Kuasa
KM = w / F
F = w / KM = 400 / 4 = 100 N
4 Kesimpulan

Jadi, keuntungan mekanis tuas adalah 4, dan gaya kuasa yang diperlukan hanya 100 N.

Artinya: Dengan tuas ini, kita hanya perlu memberikan gaya 100 N untuk mengangkat beban 400 N (4 kali lebih ringan)!

📊 Tabel Referensi

Jenis-jenis Tuas

Jenis Tuas Susunan Contoh
Tuas Golongan ITitik tumpu di tengahJungkat-jungkit, gunting, tang
Tuas Golongan IIBeban di tengahPembuka tutup botol, gerobak sorong
Tuas Golongan IIIKuasa di tengahPinset, stapler, lengan manusia

Klasifikasi Keuntungan Mekanis

Nilai KM Arti Kondisi
KM > 1Menguntungkanlk > lb (lengan kuasa lebih panjang)
KM = 1Tidak untung/rugilk = lb (lengan sama panjang)
KM < 1Merugikan (tapi cepat)lk < lb (lengan kuasa lebih pendek)

Contoh Usaha dalam Kehidupan Sehari-hari

Aktivitas Gaya (N) Perpindahan (m) Usaha (J)
Mengangkat buku 0,5 kg setinggi 1 m515
Mendorong meja 2 m dengan gaya 30 N30260
Mengangkat tas 10 kg setinggi 1,5 m1001,5150
Mendorong mobil 5 m dengan gaya 500 N50052.500
Menarik gerobak 100 m dengan gaya 200 N20010020.000

Pesawat Sederhana Lainnya

Pesawat Sederhana Prinsip Kerja Contoh
Tuas/PengungkitMomen gayaJungkat-jungkit, gunting
KatrolMengubah arah gayaKatrol tetap, katrol bergerak
Bidang MiringMengurangi gaya yang diperlukanTanjakan, sekrup, pisau
Roda & PorosMemperbesar gayaSetir mobil, engsel pintu