Rumus Katrol Majemuk, Tetap Tunggal, dan Bebas Bergerak, Lengkap Contoh Soalnya

TRIBUNSOLO.COM - Ketika belajar Ilmu Fisika, para siswa sekolah biasanya mempelahari tentang katrol.

Terdapat 3 jenis katrol yang diciptakan manusia, yakni katrol majemuk, tetap tunggal, dan bebas bergerak.

Pertama yakni katrol majemuk, katroil ini terdiri lebih dari satu katrol dan biasa digunakan sebagai peralatan panjat tebing dan mobil derek. 

Baca juga: Rumus Frekuensi Gelombang, Lengkap Pengertian dan Contoh Soalnya

Rumus Katrol Majemuk:
 
W = 2 . F . n
Di mana:

W = beban dengan satuan Newton
 
F = kuasa dengan satuan Newton
 
n = jumlah katrol pada tiap blok

Lalu, jenis katrol kedua yaitu  katrol tetap tunggal.

Katrol ini terdiri dari satu katrol dan tidak bisa berpindah.

Contohnya yakni timba sumur.

Baca juga: Rumus Luas Permukaan Bola, Lengkap dengan Contoh Soal dan Cara Mengerjakannya

Rumus Katrol Tunggal
 
 F = W
Di mana:
 
W = beban dengan satuan Newton
 
F = kuasa dengan satuan Newton

Kemudian jenis katrol terakhir yakni katrol bebas.

Katrol bebas terdiri dari satu katrol namun bisa berpindah.

Contoh katrol bebas adalah alat untuk mengangkut bahan bangunan pada pembangunan gedung tinggi dan alat untuk mengangkut peti kemas di pelabuhan.

Baca juga: Rumus Bunga Majemuk, Dengan Contoh Soal dan Penyelesaiannya

Rumus Katrol Bebas 
 
F = ½ W
Di mana:

W = beban dengan satuan Newton

F = kuasa dengan satuan Newton

Contoh Soal

1. Benda dengan massa 200 kg ditarik ke atas dengan menggunakan katrol (anggap percepatan gravitasi ditempat tersebut 10 m/s).

Hitunglah gaya tarik dan keuntungan mekanisnya jika yang digunakan:

(a) sebuah katrol tetap, (b) sebuah katrol bergerak, dan (c) sebuah takal yang terdiri dari empat buah katrol.

Penyelesaian:

Untuk menjawab soal tersebut Anda harus mencari berat beban tersebut, yaitu:

w = m.g
w = 200 kg. 10 m/s
w = 2.000 N

(a) untuk katrol tetap (tidak bergerak) gaya yang diperlukan sama dengan berat benda, dengan persamaan:

F = w
F = 2.000 N
Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol tetap adalah 2.000 N

Keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah

KM = w/F
KM = 2.000 N/2.000 N
KM = 1

Jadi keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah 1

(b) untuk katrol bergerak, gaya yang diperlukan sama dengan setengah berat benda, dengan persamaan:

2F = w
2F = 2.000 N
F = 2.000 N/2
F = 1.000 N

Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol bergerak adalah 1.000 N

Keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah

KM = w/F
KM = 2.000 N/1.000 N
KM = 2

Jadi keuntungan mekanis untuk katrol bergerak adalah 2

(c) untuk sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol (n = 4), berlaku persamaan:

w = 2nF
F = w/2n
F = 2.000 N/2.4
F = 2.000 N/8
F = 250 N

Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol adalah 250 N

Keuntungan mekanis untuk sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol adalah

KM = w/F
KM = 2.000 N/250 N
KM = 8

Jadi keuntungan mekanis untuk untuk sistem takal yang terdiri dari empat buah katrol adalah 8

2. Bila berat beban 1.500 N ditarik ke atas dengan menggunakan katrol bergerak. Hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut!

Penyelesaian:

Untuk katrol bergerak, gaya yang diperlukan sama dengan setengah berat benda, dengan persamaan:

2F = w
2F = 1.500 N
F = 1.500 N/2
F = 750 N

Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol bergerak adalah 750 N

3. Perhatikan gambar di bawah ini. Jika massa benda 50 kg, hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut (anggap percepatan gravitasi ditempat tersebut 10 m/s)? Hitunglah keuntungan mekanisnya?

Penyelesaian:

Untuk menjawab soal tersebut Anda harus mencari berat beban tersebut, yaitu:

w = m.g
w = 50 kg. 10 m/s
w = 500 N

untuk katrol tetap (tidak bergerak) gaya yang diperlukan sama dengan berat benda, dengan persamaan:
F = w
F = 500 N

Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol tetap adalah 500 N

Keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah

KM = w/F
KM = 500 N/500
NKM = 1

Jadi keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah 1

4. Perhatikan gambar di bawah ini. Jika massa benda 50 kg, hitunglah gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut (anggap percepatan gravitasi ditempat tersebut 10 m/s? Hitunglah keuntungan mekanisnya?

Penyelesaian:

Untuk menjawab soal tersebut Anda harus mencari berat beban tersebut, yaitu:w = m.g

w = 200 kg. 10 m/s
w = 2.000 N
untuk katrol bergerak, gaya yang diperlukan sama dengan setengah berat benda, dengan persamaan:
2F = w
2F = 500 N
F = 500 N/2
F = 250 N

Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda tersebut dengan katrol bergerak adalah 250 N

Keuntungan mekanis untuk katrol tetap adalah

KM = w/F
KM = 500 N/250 N
KM = 2

Jadi keuntungan mekanis untuk katrol bergerak adalah 2

(*)