Pengertian Bidang Miring, Tujuan, Rumus Contoh Soal – Bidang miring adalah salah satu alat pesawat sederhana yang terdiri dari permukaan miring. Bidang miring digunakan untuk memindahkan benda-benda yang berat dari bawah ke atas atau sebaliknya.. 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 banyak ditemukan dalam kehidupan sehari – hari. Penerapan prinsip bidang miring memiliki keuntungan, yaitu dapat memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil. Akan tetapi, prinsip bidang miring ini memiliki kelemahan, yaitu jarak tempuh menjadi lebih jauh. Pembuatan tangga dan jalan-jalan di pegunungan merupakan salah satu contoh penerapan prinsip bidang miring.
Pengertian Bidang Miring
Pengertian bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut, yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Bidang miring termasuk salah satu macam pesawat sederhana. Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu.
Usaha pada bidang miring menjadi lebih mudah karena permukaannya yang miring. Gaya gesek pada bidang miring juga menjadi lebih minim dibanding biasanya. Contoh bidang miring pada pesawat sederhana pun bisa dilihat pada kehidupan sehari-hari.
Tujuan Bidang Miring
Bidang miring dapat memiliki berbagai tujuan tergantung pada konteks dan aplikasinya. Beberapa tujuan umum dari penggunaan bidang miring melibatkan analisis gerak benda, penerapan prinsip-prinsip fisika, dan pemecahan masalah tertentu. Berikut adalah beberapa tujuan umum dari bidang miring:
- Analisis Gerak: Bidang miring digunakan untuk menganalisis gerak benda yang bergerak di atas atau di sepanjang permukaan yang tidak sejajar dengan garis horizontal. Hal ini mencakup perhitungan komponen gaya, percepatan, kecepatan, dan jarak yang dapat dicapai oleh benda tersebut.
- Penerapan Hukum Newton: Dalam konteks bidang miring, prinsip-prinsip hukum gerak Newton diterapkan untuk memahami dan meramalkan pergerakan benda. Komponen gaya yang sejajar dan tegak lurus dengan bidang miring dianalisis untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang gerak benda.
- Pemecahan Masalah Fisika: Bidang miring sering digunakan dalam pemecahan masalah fisika yang melibatkan gaya, energi, dan gerak. Ini membantu dalam menghitung berbagai parameter fisika dan memberikan solusi untuk masalah yang melibatkan kemiringan.
- Desain dan Teknologi: Pada aplikasi teknik dan desain, pemahaman tentang bidang miring dapat diterapkan dalam perencanaan struktur, perhitungan kekuatan material, atau merancang alat-alat yang melibatkan bidang miring.
- Kecepatan dan Jarak Optimal: Dalam beberapa kasus, bidang miring digunakan untuk menentukan sudut kemiringan optimal yang diperlukan untuk mencapai kecepatan atau jarak tertentu dalam kondisi tertentu. Misalnya, pada lintasan olahraga salju atau lintasan ski.
- Pendidikan: Bidang miring sering digunakan sebagai alat untuk mendemonstrasikan konsep-konsep fisika kepada siswa atau mahasiswa. Eksperimen dengan bidang miring dapat membantu memperjelas prinsip-prinsip fisika yang mendasar.
Penggunaan bidang miring mencakup berbagai bidang ilmu, termasuk fisika, teknik, matematika, dan desain, dan tujuannya dapat berkisar dari analisis dasar gerak benda hingga penerapan dalam pengembangan teknologi dan perancangan struktur.
Contoh Bidang Miring dalam kehidupan sehari-hari
Apa saja contoh pesawat sederhana 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 daftar contoh bidang miring dalam kehidupan sehari-hari.
- Tangga pada rumah atau bangunan dibuat bertingkat-tingkat atau berkelok-kelok. Hal ini dilakukan untuk memperkecil gaya dan usaha.
- Jalan di daerah pegunungan selalu berkelok-kelok. Hal ini bertujuan agar jalan menjadi lebih mudah untuk dilewati kendaraan.
- Untuk menaikkan drum ke atas truk menggunakan papan kayu yang dimiringkan. Hal ini juga menggunakan prinsip bidang miring.
- Pisau termasuk alat yang juga menggunakan prinsip bidang miring.
- Kapak termasuk alat yang menerapkan konsep bidang miring
- Ulir sekrup memiliki bentuk yang menyerupai tangga melingkar yang menjadi penerapan bidang miring. Hal ini dilakukan untuk memudahkan sekrup menancap.
- Dongkrak juga merupakan suatu contoh bidang miring karena menggunakan prinsip yang sama dengan sekrup.
- Paku merupakan alat dengan bidang miring.
- Alat pahat menjadi salah satu contoh bidang miring lain.
- Kater/pemotong adalah contoh pesawat sederhana yang menggunakan prinsip bidang miring.
Rumus Bidang Miring
Rumus bidang miring dibentuk dari perpaduan antara gaya kuasa, berat benda, tinggi, dan panjang bidang miring. Perhatikan skema berikut:
Secara matematis, rumus bidang miring yaitu:
Fk x s = W x h
Dengan:
Fk = Gaya kuasa (N)
s = Panjang bidang miring (m)
W = Berat benda (N)
h = Tinggi bidang miring (m)
Selain itu, keuntungan mekanik bidang miring dirumuskan:
Keuntungan Mekanik = W / F = s / h
Contoh Bidang Miring
Contoh alat yang menggunakan prinsip bidang miring adalah pisau, pahat, paku, kapak, dan baut.
Contoh Soal Bidang Miring
Contoh Soal 1
Perhatikan gambar di bawah ini!
Hitunglah gaya yang diperlukan untuk mendorong beban pada sistem di atas!
Penyelesaian:
Dari gambar di atas diketahui bahwa:
w = 4.000 N
s = 3 m
h = 75 cm = 0,75 m
w/F = s/h
4.000 N/F = 3 m/0,75 m
4.000 N/F = 4
F = 4.000 N/4
F = 1.000 N
Contoh Soal 2
Sebuah bidang miring tingginya 1 m dan panjangnya 5 m. Bila berat benda yan akan dipindahkan 1.880 N, hitunglah gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut!
Penyelesaian:
w = 1.880 N
s = 5 m
h = 1 m
w/F = s/h
1.880 N/F = 5 m/1 m
1.880 N/F = 5
F = 1.880 N/5
F = 376 N
Contoh Soal 3
Papan yang panjangnya 3,6 m disandarkan pada bak mobil yang berada 80 cm dari tanah. Papan tersebut akan digunakan untuk mendorong peti yang massanya 90 kg dari tanah ke bak mobil. Berapa keuntungan mekanis dan gaya dorongnya jika percepatan gravitasi ditempat tesebut 10 m/s2?
Penyelesaian:
s = 3,6 m
h = 80 cm = 0,8 m
m = 90 kg
g = 10 m/s2
KM = s/h
KM = 3,6 m/0,8 m
KM = 4,5
w/F = s/h
m.g/F = s/h
90 kg.(10 m/s2)/F = 3,6 m/0,8 m
900 N/F = 4,5
F = 900 N/4,5
F = 200 N
Contoh Soal 4
Perhatikan gambar di bawah ini!
Seseorang mendorong benda seperti pada gambar di atas. Jika benda tersebut massanya 20 kg dan percepatan gravitasi ditempat tersebut 10 m/s2, berapa keuntungan mekanis bidang miring tersebut? Berapa gaya yang diperlukan untuk mendorong benda tersebut? Berapa usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda tersebut?
Penyelesaian:
s = 15 m
h = 2,25 m
m = 20 kg
g = 10 m/s2
KM = s/h
KM = 15 m/2,25 m
KM = 20/3
w/F = s/h
m.g/F = s/h
20 kg.(10 m/s2)/F = 15 m/2,25 m
200 N/F = 20/3
F = 200 N/(20/3)
F = 30 N
W = F.s
W = 30 N . 15 m
W = 450 J
Contoh Soal 5
Sebuah benda dengan berat 1800 N akan dinaikkan ke ketinggian 2,5 m. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan adalah 6, berapakah jarak yang ditempuh benda pada bidang miring dan kuasa yang diperlukan untuk mendorong benda tersebut?
Penyelesaian:
w = 1.800 N
h = 2,5 m
KM = 6
KM = s/h
6 = s/2,5 m
s = 6 . 2,5 m
s = 15 m
KM = w/F
6 = 1.800 N/F
F = 1.800 N/6
F = 300 N
Contoh Soal 6
Dengan menggunakan papan yang panjangnya 4 m, pekerja mengerahkan gaya 1.250 N untuk memindahkan kotak ke langit-langit yang tingginya 2 m. Berapakah berat kotak itu?
Penyelesaian:
s = 15 m
F = 1.250 N
h = 2 m
w/F = s/h
w/1250 N = 4 m/2 m
w/1250 N = 2
w = 2 . 1250 N
w = 2500 N
Demikianlah beberapa contoh soal tentang bidang miring, semoga contoh soal di atas mampu memantapkan pemahaman Anda mengenai bidang miring.
