Laporan Praktikum Sistem Katrol

SISTEM KATROL

Khoirun Nisa’
Jurusan Pendidikan Fisika, Universitas Negeri Surabaya
Jl. Ketintang, Surabaya 6023, Indonesia
e-mail: nisakscevight19@gmail.com

ABSTRAK

Praktikum sistem katrol ini bertujuan untuk mengetahui keuntungan mekanik dari sistem katrol dan keterkaitan antara massa beban dan gaya. Kegiatan yang dilakukan adalah mengukur massa beban dengan neraca pegas, merangkai sistem katrol, mengukur gaya melalui sistem katrol. Mengulangi percobaan dengan 10 beban yang berbeda pada sistem katrol tetap, bebas, dan majemuk. Katrol, statif, tali, dan neraca pegas sebagai variabel kontrol. Berat beban sebagai variabel manipulasi. Gaya sebagai variabel respon. Dari percobaan tersebut didapat nilai keuntungan mekanik katrol tetap sebesar 1 dengan taraf ketelitian 98,56 %, pada katrol bebas sebesar 2 dengan taraf ketelitian 99,57%, dan pada katrol majemuk sebesar 3 dengan taraf ketelitian 98,73%. Dari percobaan ini dapat disimpulkan semakin besar nilai berat beban maka semakin besar gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban tersebut.

Kata kunci: Katrol, keuntungan mekanik, berat beban, dan gaya.

ABSTRACT

Pulley system practicum aims to determine the mechanical advantages of the pulley system and the relationship between the mass of the load and the force. The main activity is measuring the mass of the load with a spring balance, assembling the pulley system, measuring the force through the pulley system. Repeats the experiment with 10 different loads on a fixed, free and compound pulley system. Pulley, stative, rope and spring balance as control variables. Load weight as a manipulation variable. Style as the response variable. From these experiments the mechanical gain value of the pulley remained at 1 with a level of accuracy of 98.56%, in the free pulley of 2 with a level of accuracy of 99.57%, and the compound pulley of 3 with a level of accuracy of 98.73%. From this experiment it can be concluded that the greater the weight value of the load, the greater the force needed to lift the load.

Keywords: Pulley, mechanical advantage, weight, and force. 

PENDAHULUAN

Pesawat sederhana merupakan alat untuk meringankan dan memudahkan dalam melakukan pekerjaan. Contoh adalah orang yang mengambil air dengan menggunakan katrol. Katrol yaitu suatu roda dengan bagian berongga di sepanjang sisinya untuk tempat tali. Katrol biasa digunakan dalam suatu rangkaian yang dirancang untuk mengurangi jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat suatu benda. Ada tiga jenis katrol berdasarkan susunannya yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk (gabungan katrol tetap dan katrol bergerak). Setiap katrol memiliki sifat, rumus, dan keuntungan mekanik yang berbeda.

Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui proses kerja sistem katrol dan menentukan keuntungan mekanik dari sistem katrol.

Berdasarkan latar belakang tersebut dapat diperoleh beberapa rumusan masalah yakni:

Bagaimana keuntungan mekanik dari sistem katrol?

Bagaimana keterkaitan antara massa beban dan gaya?

Dari rumusan masalah diatas dapat ditentukan tujuan dari percobaan ini yakni untuk:

Mengetahui keuntungan mekanik dari sistem katrol.

Mengetahui keterkaitan antara massa beban dan gaya.

KONSEP PESAWAT SEDERHANA MENURUT THABIT IBN QURRA (826-901 M)

Pesawat sederhana merupakan bagian dari konsep mekanika klasik yang berkaitan dengan gaya yang digunakan dan keuntungan mekanik yang diperoleh dari peralatan tersebut. Konsep pesawat sederhana pertama kali dikemukakan oleh Archimedes (287 SM) dengan 3 bentuk pesawat sederhana yaitu katrol, pengungkit, dan sekrup. Pernyataan tersebut kenudian dikembangkan oleh Hugo (10-70 M) menjadi lima pesawat sederhana yang terdiri dari sekrup, katrol, baji, kerekan, dan pengungkit.

Pesawat sederhana yang dikemukakan oleh Hugo dan Archimedes sebatas pad acara pembuatan dan cara menggunakan sedangkan penjelasan mengenai prinsip kerja dan perhitungan matematis diawali oleh ilmuwan muslim yang bernama Thabit Ibn Qurra dalam kitabnya yang berjudul Al-Kitab Al-Tam. Kitab tersebut menjadi dasar munculnya pembahasan mengenai lima pesawat sederhana atau Mi’yar al-uqul yang dijadikan rujukan oleh Ibnu Sina (980-1037 M).

Thabit Ibn Qurra menjelaskan bahwa terdapat lima prinsip dasar dalam memahami mekanika yang disebut dengan The Five Power (Sinan Ibn Thabit on the Theory of Simple Machine, 2011: 19-38). Pesawat seerhana yang dikemukakan oleh Thabit Ibn Qurra adalah muhl (pengungkit), al mihwar al-dakhil fii falaka (mesin kerek), al-a’la al-khatirat al-raf (katrol), ajana (baji), dan lawhab (sekrup).

PENGERTIAN KATROL dan PRINSIP KERJA

Katrol adalah roda pejal yang berputar pada porosnya dan dilewati tali atau rantai untuk mengangkat beban. Prinsip kerja katrol untuk memungkinkan mengangkat benda berat dengan gaya yang lebih kecil tanpa mengurangi usaha yang dilakukan.

JENIS-JENIS KATROL

Katrol Tetap

Katrol tetap adalah sebuah katrol yang terpasang pada tempat yang tetap sehingga tidak dapat bergerak ke atas atau ke bawah. Gaya yang digunakan untuk mengangkat beban minimal sama dengan berat benda. 

Dengan kata lain keuntungan mekanik katrol tetap sama dengan 1

KM=W/F=1

Katrol Bebas

Adalah sebuah katrol yang terpasang sedemikian rupa sehingga dapat naik turun. Adapun gaya yang diperlukan untuk mengangkat suatu benda pada katrol bebas hanya membutuhkan gaya ang besarnya setengah dari berat benda itu.

Besarnya keuntungan mekanik katrol bebas sama dengan dua. 

KM=W/F=2

Katrol Majemuk

Adalah susunan katrol yang terdiri atas sebuah katrol tetap dan beberapa katrol bebas. 

Katrol majemuk memiliki keuntungan mekanik yang besarnya sama dengan banyaknya tali yang menghubungkan satu katrol dengan lainnya.

KM =banyaknya tali

METODOLOGI PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

- Katrol 3 buah

- Statif 1 buah

- Benang secukupnya

- Neraca pegas 1 buah

- Beban secukupnya

B. Rancangan Percobaan

Sistem katrol tetap

Sistem katrol tetap

Sistem katrol majemuk

C. Variabel Percobaan

- Variabel kontrol : katrol, statif, tali, dan neraca pegas.

- Variabel manipulasi : massa beban

- Variabel respon : gaya

D. Langkah Percobaan

a. Katrol tetap 

- Mengukur massa beban secara langsung.

- Merangkai peralatan membentuk sistem katrol tetap.

- Mengukur massa beban melalui sistem katrol.

- Melakukan percobaan paling sedikit sepuluh massa beban yang berbeda.

b. Katrol bebas

- Mengukur massa beban secara langsung.

- Merangkai peralatan membentuk sistem katrol bebas.

- Mengukur massa beban melalui sistem katrol.

- Melakukan percobaan paling sedikit sepuluh massa beban yang berbeda.

c. Katrol Majemuk

- Mengukur massa beban secara langsung.

- Merangkai peralatan membentuk sistem katrol majemuk.

- Mengukur massa beban melalui sistem katrol.

-  Melakukan percobaan paling sedikit sepuluh massa beban yang berbeda.

DATA dan  ANALISIS

Data

No (W±0,5)N (F±0,5)N KM

1. 0,8 0,6 1,33

2. 1,2 0,9 1,33

3. 1,3 1,0 1,30

4. 1,7 1,4 1,21

5. 1,8 1,6 1,12

6. 1,9 1,6 1,18

7. 2,1 2,0 1,05

8. 2,2 1,9 1,15

9. 2,4 2,1 1,14

10. 2,7 2,4 1,12

Tabel percobaan pada katrol tetap

No (W±0,5)N (F±0,5)N KM

1. 0,8 0,5 1,60

2. 1,2 0,7 1,71

3. 1,3 0,7 1,85

4. 1,6 0,9 1,77

5. 1,9 1,0 1,90

6. 2,0 1,1 1,81

7. 2,5 1,3 1,92

8. 2,8 1,5 1,86

9. 3,1 1,7 1,82

10. 3,6 1,9 1,89

Tabel percobaan pada katrol bebas

No (W±0,5)N (F±0,5)N KM

1. 0,9 0,3 3,00

2. 1,2 0,4 3.00

3. 1,7 0,6 2,83

4. 2,0 0,7 2,85

5. 2,2 0,7 3,14

6. 2,4 0,8 3,00

7. 2,5 0,8 3,12

8. 2,7 0,9 3,00

9. 2,9 1,0 2,90

10. 3,1 1,0 3,10

Tabel percobaan pada katrol majemuk

Grafik 4.1.1. Pengaruh berat beban terhadap gaya pada sistem katrol tetap

Grafik 4.1.2. Pengaruh berat beban terhadap gaya pada sistem katrol bebas

Grafik 4.1.3. Pengaruh berat beban terhadap gaya pada sistem katrol majemuk 

Analisis

Berdasarkan grafik 4.1.1. terlihat adanya pengaruh berat beban terhadap gaya pada sistem katrol tetap. Semakin besar nilai berat beban yang digunakan pada percobaan sistem katrol, maka semakin besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut. Dari grafik tersebut didapat R2= 0,9856 dan taraf ketelitian sebesar 98,56%. Dari data pada tabel percobaan pada katrol tetap diperoleh nilai keuntungan mekanik untuk katrol tetap mendekati satu. 

Berdasarkan grafik 4.1.2. terlihat adanya pengaruh berat beban terhadap gaya pada sistem katrol bebas. Semakin besar nilai berat beban yang digunakan pada percobaan sistem katrol, maka semakin besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut. Dari grafik tersebut didapat R2= 0,9957 dan taraf ketelitian sebesar 99,57%. Dari data pada tabel percobaan pada katrol bebas diperoleh nilai keuntungan mekanik untuk katrol bebas mendekati dua.

Berdasarkan grafik 4.1.3. terlihat adanya pengaruh berat beban terhadap gaya pada sistem katrol majemuk. Semakin besar nilai berat beban yang digunakan pada percobaan sistem katrol, maka semakin besar gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut. Dari grafik tersebut didapat R2= 0,9873 dan taraf ketelitian sebesar 98,73%. Dari data pada tabel percobaan pada katrol majemuk diperoleh nilai keuntungan mekanik untuk katrol majemuk mendekati tiga. 

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan data yang diperoleh dari praktikum sistem katrol dapat disimpulkan bahwa:

Nilai keuntungan mekanik sistem katrol tetap sama dengan satu.

Nilai keuntungan mekanik sistem katrol bebas sama dengan dua.

Nilai keuntungan mekanik sistem katrol majemuk (1 tetap 2 bebas) sama dengan tiga.

Saran 

Agar mendapat nilai dan data yang baik, praktikan harus teliti saat melihat skala pada neraca pegas. Pada saat praktikan melihat skala, usahakan mata praktikan tegak lurus dengan neraca pegas agar tidak terjadi kesalahan paralaks karena nilai tersebut dapat mempengaruhi nilai gaya dan berat beban yang akan berdampak pada nilai keuntungan mekanik.

DAFTAR PUSTAKA

Abattouwy, M. 2011. A New Arabic Text of Mechanics: Sinan Ibn Thabit on The Theory of Simple Machine. Studies on the History of Science.

Tim Laboratorium Fisika. 2018. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar Program Studi Teknik Perkembangan Fakultas Teknik. Lampung: Universitas Lampung Mangkurat.

Tim Laboratorium Fisika. 2019. Buku Panduan Praktikum Fisika Dasar 1. Surabaya: Universitas Negeri Surabaya.

Bagikan Artikel ini