BAHAN AJAR PESAWAT SEDERHANA_PRASETIYA KENCANA

BAHAN AJAR
PESAWAT
SEDERHANA

Oleh : Prasetiya Kencana

KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas limpahan rahmat-Nya
sehingga kami dapat menyelesaikan bahan ajar Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) untuk
siswa kelas 7 SMP/MTs.
Bahan ajar materi Pesawat Sederhana ini disusun untuk memenuhi tugas pembuatan
bahan ajar PPG dalam jabatan tahun 2022. Isi bahan ajar ini berdasarkan Kurikulum
merdeka yang menerapkan metode belajar Problem Based Learning yang lebih
menempatkan siswa sebagai pusat kegiatan belajar (Student Center). Modul ini juga
dilengkapi dengan latihan soal untuk menguji pemahaman siswa terkait dengan materi
yang terdapat pada bahan ajar.
Kami menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan bahan ajar ini. Oleh
karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran demi perbaikan dan
kesempurnaan bahan ajar ini.
Kami mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu
proses penyelesaian bahan ajar ini, semoga modul ini dapat bermanfaat bagi kita semua,
khususnya para peserta didik.

28 September 2022







Penulis

i

Daftar Isi



Kata Pengantar ........................................................................................................... i
Daftar Isi ...................................................................................................................... ii
Panduan Belajar........................................................................................................... iii
Kompetensi Dasar dan Indikator .................................................................................. iii
Materi .......................................................................................................................... 1
A. Usaha....................................................................................................................... 2
B. Pesawat Sederhana................................................................................................. 3
1. Macam-macam Pesawat Sederhana......................................................................... 4
a. Pengungkit ............................................................................................................... 4
b. Bidang Miring............................................................................................................ 6
c. Katrol ........................................................................................................................ 7
d. Roda Berporos ......................................................................................................... 9
2. Prinsip pesawat sederhana pada sistem gerak.......................................................... 9
IV. Ringkasan Materi ..................................................................................................... 10
V. Soal Evaluasi ........................................................................................................... 11
Daftar Pustaka............................................................................................................... 13

ii

I. Panduan Belajar
Modul ini merupakan bahan ajar yang dirancang untuk siswa dalam belajar mandiri. Modul ini

akan membantu dan memberikan pengalaman belajar yang bermakna bagi siswa untuk mencapai
kompetensi yang dituju secara mandiri.
Sebagai bahan ajar, unsur-unsur pokok modul ini terdiri atas
(a) tujuan pembelajaran,
(b) aktivitas pembelajaran, dan
(c) evaluasi.

Tujuan pembelajaran menjadi sasaran penguasaan kompetensi yang dituju dalam belajar.
Aktivitas pembelajaran berupa aktivitas-aktivitas yang siswa akan lakukan agar memperoleh
pengalaman-pengalaman belajar yang bermakna dalam mencapai tujuan pembelajaran.

Evaluasi ialah proses penentuan kesesuaian antara proses dan hasil belajar dengan tujuan
pembelajaran. Dalam hal ini, evaluasi bertujuan untuk memberikan latihan sekaligus mengukur
tingkat ketercapaian kompetensi yang siswa peroleh sesuai dengan tujuan pembelajaran yang telah
ditetapkan pada bagian awal modul. Selamat belajar!

II. Kompetensi Dasar
3.3Menjelaskan konsep usaha, pesawat sederhana, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-
hari, serta hubungannya dengan kerja otot pada struktur rangka manusia.

4.3 Menyajikan hasil penyelidikan atau pemecahan masalah tentang manfaat penggunaan pesawat

sederhana dalam kehidupan sehari-hari.-hari termasuk kerja otot pada struktur rangka manusia

Indikator Pencapaian
1.Menjelaskan jenis-jenis pengungkit
2.Mengidentifikasi syarat keseimbangan pengungkit
3.Menjelaskan penggunaan pengungkit jenis pertama, kedua, dan ketiga dalam kehidupan
sehari-hari
4.Menghitung keuntungan mekanik pada pengungkit

Tujuan Pembelajaran
1.Melalui diskusi kelompok dan mencari informasi melalui internet peserta didik dapat
menjelaskan jenis-jenis pengungkit dengan benar.
2.Melalui ekperimen dan diskusi kelompok peserta didik dapat mengidentifikasi syarat
keseimbangan pengungkit dengan teliti dan jujur.
3.Melalui diskusi kelompok dan mencari informasi melalui internet peserta didik dapat
menjelaskan penggunaan pengungkit jenis pertama, kedua, dan ketiga dalam kehidupan
sehari-hari dengan benar.
4.Melalui diskusi kelompok dan mencari informasi melalui internet peserta didik dapat
menghitung keuntungan mekanis pada pengungkit dengan teliti.
5.Melalui penyelidikan peserta didik dapat menyelesaikan masalah terkait dengan keuntungan
mekanis pada pengungkit dengan tepat
6.Melalui kegiatan presentasi kelas peserta didik dapat menyajikan laporan tentang penyelesaian
masalah pada pemanfaatan pengungkit dalam kehidupan sehari – hari dengan baik dan jujur

iii

III. Materi




Usaha dan Pesawat Sederhana

Peta Konsep Materi

Setiap hari kamu pasti selalu melakukan usaha. Ada yang mudah dan ada pula yang sulit. Oleh
karena itu, kadangkadang kamu memerlukan suatu alat sederhana yang dapat membantumu
melakukan usaha. Alat itu disebut dengan pesawat sederhana. Misalnya, kamu akan menancapkan
paku pada kayu, tentu akan sulit tanpa palu. Begitu pula ketika

kamu akan membuka baut, akan kesulitan apabila tanpa bantuan kunci pembukanya. Pesawat
sederhana banyak sekali jenisnya dan semuanya dibuat untuk memudahkan kamu melakukan usaha.
Prinsip kerja pesawat sederhana dikelompokkan menjadi beberapa bagian, di antaranya tuas, bidang
miring, katrol, dan roda berporos.

1

A. Usaha

Usaha berkaitan erat dengan energi. Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha
atau kerja. Usaha merupakan energi yang disalurkan gaya ke sebuah benda sehingga benda
tersebut bergerak.

Gambar 1. Usaha dari crane pengangkut peti kemas dapat mengangkat dan merubah posisi peti-
peti kemas yang ada dibawahnya (https://www.adhyaksapersada.co.id/jenis-alat-berat-crane/)

Usaha berkaitan dengan gaya dan perpindahan. Usaha terjadi jika gaya yang bekerja pada
suatu benda mengakibatkan benda itu berpindah tempat. Jika gaya yang tidak bekerja tidak
menyebabkan perpindahan, dikatakan benda itu tidak melakukan usaha.

Berdasarkan pengertian usaha, jika pada sebuah benda bekerja gaya (F) hingga benda itu
berpindah sejauh (s), besar usaha merupakan hasil kali antara gaya dan perpindahan, bisa
dirumuskan sebagai berikut:

2

Contoh
Seorang pria mendorong peti besi dengan gaya 600 N. Peti tersebut bergeser sejauh 2 m.
Hitunglah usaha yang dilakukan pria tersebut!
Pembahasan
Diketahui: F = 600 N, s = 2 m
Ditanya: W....?
Jawab:

W = F . s = 600 N .2 m = 1.200 joule

B. Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana merupakan segala jenis perangkat yang hanya membutuhkan satu gaya
untuk bekerja. Contohnya untuk memindahkan beban berat ketempat yang lebih tinggi digunakan
pesawat sederhana, yaitu katrol dan bidang miring.

Pada prinsipnya pesawat merupakan alat untuk memudahkan melakukan usaha, dengan besar
usaha yang diakukan tetap.

3

1. Macam-macam pesawat sederhana
a. Pengungkit/ Tuas merupakan batang yang dapat berputar terhadap titik tetap. Titik tetap
pada pengungkit disebut tumpu. Bagian pengungkit yang dikenai gaya kuasa disebut lengan
kuasa. Bagian pengungkit yang mengerjakan gaya beban disebut lengan beban.
Digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2. Gambar pengungkit (http://fisikazone.com/tuas-atau-pengungkit)

Dalam keadaan seimbang, pengungkit akan memenuhi hubungan berikut:
Semakin panjang lengan kuasa, semakin kecil gaya kuasa, semakin panjang lengan kuasa, semakin
besar keuntungan mekanis, semakin mudah pekerjaan dilakukan. Keuntungan mekanis

4

Macam-macam jenis pengungkit:
a. Jenis pertama (titk tumpu terletak antara gaya kuasa dan beban)
b. jenis kedua (beban di antara titik tumpu dan titik kuasa)
c. Jenis ketiga (titik kuasa berada diantara titik tumpu dan beban)
Dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 3. Perbedaan pengungkit jenis pertama, kedua dan ketiga
(http://intanapuspita.blogspot.com/2018/07/pesawat-sederhana.html)

Contoh aplikasi dalam kehidupan sehari-hari:

Gambar 4, Contoh aplikasi pengungkit dalam kehidupan sehari-hari
(http://upikikadarmayanti.blogspot.com/2017/02/materi-ipa-pesawat-sederhana.html)





Contoh aplikasi
Sebuah batu seberat 600 N akan dipindahkan dengan tuas yang panjangnya 2 m. Untuk
membuat sistem pengungkit, digunakan sebuah batu sebagai tumpuan. Jika jarak titk tumpu
terhadap beban 0,5 m. Hitunglah gaya yang diperlukan untuk menggerakkan batu serta
keuntungan mekanisnya!

5

Penyelesaian:
Diketahui: panjang tuas = 2 m
lb = 0,5 m
lk = (2 m - 0,5 m) = 15 m
W = 600N
Ditanya: a. F = .... ?
b. KM = .... ?
Jawab:

lb . W = lk . F
0,5 m . 600 N = 1,5 m . F
F = (0,5 m .600 N)/(1,5 m)
F = 200 N
Keuntungan mekanisnya
KM = W/F = (600 N)/(200 N) = 3
Jadi gaya yang diperlukan untuk untuk menggerakkan batu tersebut adalah 200 N dengan
keuntungan mekanis 3
b. Bidang miring merupakan alat untuk mempermudah pemindahan barang ke tempat yang
lebih tinggi

Gambar 5. Contoh bidang miring (https://rumusrumus.com/rumus-bidang-miring/)

Dengan persamaan sebagai berikut:

Semakin tinggi bidang miring, semakin besar gaya kuasa, semakin kecil keuntungan mekanis.

6

Gambar 6. Contoh penerapan bidang miring (https://teks.co.id/bidang-miring/)

Contoh aplikasi
Seseorang mendorong sebuah peti seberat 600 N. Pria ini menggunakan sebuah papan dengan
panjang 4 m yang digunakan sebagai bidang miring. Jika jarak permukaan tanah dan bak truk 2 m,
hitunglah gaya kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut dan keuntungan mekanis
penggunaan bidang miring ini

Penyelesaian:
Diketahui: W = 600 N
h=2m
s=4m

Ditanya: a. F .... ?
b. KM .... ?
Jawab:
a. s . F = h . W

F = (h .W)/s = (2 m . 600 N)/(4 m) = 300 N

b. Km = s/h = (4 m)/(2 m) = 2 atau Km = W/F = (600 N)/(300 N) = 2

Jadi gaya kuasa yang di perlukan untuk mengangkat beban adalah 300 N dan keuntungan
mekanis yang didapat adalah 2

c. Katrol merupakan roda beralur dengan sebuah tali atau rantai yang lewat pada alur itu. Katrol
bermanfaat untuk mempermudah kerja dengan mengubah arah gaya.

Macam-macam katrol
1. Katrol tetap (titik tumpu berada di antara beban dan titik kuasa).

7

2. Katrol bergerak (beban berada diantara titik kuas dan titik tumpu).

3. Katrol ganda (gabungan katrol tetap dengan katrol bergerak).

Gambar 7. Katrol (https://rumuspintar.com/pesawat-sederhana/)

d. Roda berporos
Roda berporos atau roda bergandar merupakan roda yang disambungkan dengan sebuah poros
yang bisa berputar secara bersama-sama. Roda berporos ini salah satu dari jenis pesawat
sederhana yang sering ditemukan dialat-alat seperti setir mobil, roda sepeda, setir kapal, roda
sepeda motor, gerenda dan lainnya.

Gambar 8. Roda berporos
(https://fdokumen.com/document/gesekan-poros-roda-kekakuan-
tali-gesekan-derek-beroda-4-2.html)

Untuk mendapatkan keuntungan mekanisnya dapat digunakan persamaan berikut:

8

2. Prinsip pesawat sederhana pada sistem gerak
Prinsip kerja pesawat sederhana pada otot dan rangka manusia adalah seperti sebuah

pengungkit, di mana tulang sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau relaksasi
otot memberikan gaya untuk menggerakkan bagian tubuh.

Gambar 9. Pesawat sederhana pada sistem gerak

Berikut adalah beberapa contoh pesawat sederhana yang menerapkan konsep dari sistem gerak
manusia.
1. Tuas atau Pengungkit

Tuas atau pengungkit merupakan alat yang digunakan untuk mengangkat benda berat. Salah
satu jenis pesawat sederhana ini terdiri dari tiga elemen utama, yakni titik tumpu, titik beban, dan
titik tangkap gaya.

Prinsip kerja pada tuas sebenarnya memiliki kesamaan dengan sistem gerak manusia di
bagian lengan yang meliputi rangka serta otot bisep dan trisep. Seperti halnya tuas yang memiliki
titik tumpu, kerja otot-otot lengan pun bertumpu pada sendi tangan di antara lengan atas dan lengan
bawah.
2. Katrol

Katrol memiliki fungsi yang serupa dengan tuas atau pengungkit. Selain sama-sama digunakan
untuk mengangkat benda berat, keduanya juga menerapkan prinsip kerja sistem gerak manusia
pada bagian lengan.
3. Bidang Miring

Berfungsi untuk memudahkan pemindahan benda dari ketinggian yang berbeda, bidang miring
adalah pesawat sederhana yang menerapkan prinsip kerja rangka kaki manusia.

Pesawat sederhana ini berupa bidang datar yang dimiringkan dalam besaran sudut tertentu.
Dalam sistem gerak manusia, cara kerja bidang miring hampir serupa dengan rangka telapak kaki
dan otot pergelangan kaki yang berjinjit untuk menjangkau benda di tempat lebih tinggi.

9

Ringkasan Materi
Usaha terjadi jika gaya yang bekerja pada suatu benda mengakibatkan benda itu berpindah
tempat. Jika gaya yang tidak bekerja tidak menyebabkan perpindahan, dikatakan benda itu tidak
melakukan usaha.
Pada prinsipnya pesawat adalah alat untuk memudahkan melakukan usaha, dengan besar
usaha yang diakukan tetap.
Pengungkit/ Tuas adalah batang yang dapat berputar terhadap titik tetap. Titik tetap pada
pengungkit disebut tumpu.
Bidang miring merupakan alat untuk mempermudah pemindahan barang ke tempat yang lebih
tinggi
Katrol adalah roda beralur dengan sebuah tali atau rantai yang lewat pada alur itu. Katrol
bermanfaat untuk mempermudah kerja dengan mengubah arah gaya.
Roda berporos Roda berporos atau roda bergandar merupakan roda yang disambungkan
dengan sebuah poros yang bisa berputar secara bersama-sama.
Prinsip kerja pesawat sederhana pada otot dan rangka manusia adalah seperti sebuah
pengungkit, di mana tulang sebagai lengan, sendi sebagai titik tumpu, dan kontraksi atau
relaksasi otot memberikan gaya untuk menggerakkan bagian tubuh.

10

Soal Evaluasi

A. Pilihlah salah satu jawaban yang kamu anggab paling benar dengan memberikan tanda silang!
1.Seorang pekerja akan menggeserkan balok kayu dengan menggunakan sebatang bambu.
Supaya pekerjaannya mudah dilakukan, ia menggunakan bambu....
a. yang pendek dengan titik tumpu dekat dengan tangan
b. yang panjang dengan ttik tumpu dekat dengan tangan
c. yang pendek dengan titik tumpu dekat ke balok
d. yang panjang dengan titik tumpu dekat dengan balok
2.Kapak merupakan jenis pesawat sederhana, termasuk kelompok....
a. tuas
b. Katrol
c. Bidang miring
d. Roda bergerigi
3.Alat berikut yang merupakan kelompok tuas jenis pertama adalah....
a. pembuka kaleng
b. Sapu
c. Pembuka tutup botol
d. Pencabut paku
4.Keuntungan mekanik bidang miring dengan panjang 8 m dan tinggi 2 m adalah....
a. 2
b. 4
c. 8
d. 16
5.Kerugian bidang mring adalah....
a. lintasan lebih panjang
b. Lintasan lebih pendek
c. Lintasan lebih licin
d. Mengganti bebannya

6.Usaha yang dilakukan gaya rem kendaraan bermotor bernilai....
a. positif
b. negatif
c. dapat positif dapat negatif
d. Nol

7.Sebongkah batu memiliki berat 450 N. Batu tersebut akan dipindahkan dengan menggunakan
batang besi 1,2 m sebagai penggungkit. Jika digunakan panjang lengan kuasa 0,9 m maka gaya
minimum yang harus di keluarkan pemindah batu adalah....

a. 50 N
b. 150 N
c. 300 N
d. 900 N

11

8. Keuntungan bidang miring dapatditingkatkan dengan....
a. menambah panjangnya
b. menambah tingginya
c. mengurangi panjangnya
d. mengganti bebannya

9. Besarnya keuntungan mekanik pada katrol tetap adalah....
a. 1
b. 10
c. 2
d. tergantung tali

10. Bila berat beban 1.500 N, maka gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban itu bila
menggunakan katrol bergerak dengan hanya satukatrol adalah....

a. 750 N
b. 3000 N
c. 1.500 N
d. tergantung tingginya

12

DAFTAR PUSTAKA



Rinie Pratiwi.(2008). Ilmu Pengetahuan Alam 1 Sekolah Menengah Pertama Kelas VIII edisi 4.
Jakarta: Pusat Pembukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Saiful Karim.(2008). Mari Belajaar Ilmu Alam Sekitar Panduan Belajar IPA Terpadu VIII.
Jakarta: Pusat Pembukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Buku Siswa Ilmu Pengetahuan Alam SMP Kelas VIII 2017. Kementrian Pendidikan dan
Kebudayaan Republik Indonesia
https://www.adhyaksapersada.co.id/jenis-alat-berat-crane/ diakses 27 september 2022
http://fisikazone.com/tuas-atau-pengungkit diakses 27 september 2022
http://intanapuspita.blogspot.com/2018/07/pesawat-sederhana.html diakses 27 september
2022
http://upikikadarmayanti.blogspot.com/2017/02/materi-ipa-pesawat-sederhana.html diakses 27
september 2022
https://rumusrumus.com/rumus-bidang-miring/ diakses 27 september 2022

13