Katrol tidak menggunakan bahan bakar atau listrik, dan katrol tidak berjalan sendiri, tetapi masih berupa mesin. Bukan mesin yang mendefinisikan kata oleh kamus Merriam-Webster, tetapi mesin yang mendefinisikan kata: "Mesin sederhana adalah perangkat yang dapat digunakan untuk melipatgandakan atau menambah kekuatan yang kita terapkan - sering dengan mengorbankan jarak melalui mana kita menerapkan kekuatan. "
credit: gaspr13 / iStock / GettyImagesBerapa Banyak Berat yang Dibongkar Pulley?Setiap Mesin Memiliki Keunggulan Mekanis
Daftar mesin sederhana termasuk barang yang digunakan orang setiap hari, seperti palu, obeng, dan gagang pintu. Semua alat ini termasuk dalam salah satu dari enam kategori klasik mesin sederhana. Kategori-kategori tersebut adalah:
- Roda dan poros
- Katrol
- Tuas
- Bidang miring
- Sekrup
- Baji
Beberapa ilmuwan menganggap sekrup dan irisan sebagai jenis khusus bidang miring, yang mengurangi daftar menjadi empat entri. Anda bahkan dapat menganggap katrol sebagai wadah khusus roda dan gandar dan mengurangi daftar menjadi tiga item. Tidak peduli berapa banyak item yang ada dalam daftar, katrol memenuhi syarat sebagai mesin.
Rasio gaya keluaran suatu mesin terhadap gaya yang Anda gunakan dikenal sebagai kekuatan mesin keuntungan mekanik (MA). Agar mesin menjadi mesin, gaya output harus lebih besar dari gaya input, yang berarti keunggulan mekanis harus selalu lebih besar dari 1. Semakin besar keunggulan mekanis, semakin sedikit gaya yang harus Anda input ke mesin untuk membuatnya. kerja.
Keuntungan Mekanis dari Sistem Katrol
Anda dapat menghitung keunggulan mekanis dari sistem katrol dengan menghitung gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban ke ketinggian tertentu tanpa katrol (gaya output, FHAI) dan kemudian menghitung gaya yang diperlukan untuk melakukannya dengan katrol (gaya input Fsaya). Keuntungan mekanis adalah rasio gaya keluaran terhadap gaya input: MA = FHAI/ Fsaya. Semakin kecil gaya input dalam kaitannya dengan gaya output, semakin besar keunggulan mekanisnya.
Untuk sistem katrol sederhana, perhitungan keunggulan mekanisnya sangat mudah. Anda cukup menghitung jumlah tali yang mendukung beban.
Setelah Anda mengetahui keunggulan mekanisnya, Anda bisa menghitung kekuatan yang dibutuhkan untuk mengangkat berat yang diketahui. Gaya dan berat berarti hal yang sama, jadi dengan menghitung keunggulan mekanis, Anda akan dapat mengetahui pengurangan beban katrol.
Untuk Mendapatkan Keuntungan Mekanis, Anda Harus Menarik Lebih Banyak Tali
"Tunggu," katamu. "Bagaimana kamu tahu bahwa keuntungan mekanis sama dengan jumlah tali?" Untuk menjawab pertanyaan ini, Anda perlu tahu kerja adalah, dan bukan jenis pekerjaan yang Anda lakukan di pekerjaan 9-ke-5 Anda.
Sejauh menyangkut fisikawan, Anda melakukan pekerjaan (W) dengan menerapkan gaya (F) pada jarak (d). Anda menghitung pekerjaan dengan mengalikan gaya dengan jarak:
W = F • d.
Pekerjaan terkait dengan energi, dan karena salah satu hukum alam yang paling mendasar adalah bahwa energi selalu dilestarikan, pekerjaan harus dilestarikan. Jika gaya yang diterapkan pada sistem katrol kurang dari gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban, sesuatu harus berubah untuk membuat jumlah pekerjaan yang Anda lakukan sama dengan jumlah pekerjaan yang dibutuhkan untuk mengangkat beban.
Kuantitas yang berubah adalah jarak. Anda menerapkan sedikit gaya untuk mengangkat beban saat menggunakan sistem katrol, tetapi Anda harus menarik lebih banyak tali untuk menaikkan beban ke ketinggian tertentu. Jika Anda memiliki sistem katrol ganda, Anda harus menarik tali dua kali lebih banyak; dalam sistem tiga katrol, Anda harus menarik tiga kali lebih banyak, dan seterusnya. Bahkan, untuk sistem katrol apa pun, Anda dapat menghitung jumlah tali tambahan yang harus Anda tarik dengan menghitung jumlah tali yang menopang beban.
Pengurangan Beban Berat, Gaya dan Katrol
Berat dan gaya bukanlah jumlah yang berbeda. Bobot objek tidak lain adalah gaya yang diberikan oleh gravitasi, jadi ketika Anda mengangkat objek, Anda harus mengerahkan gaya yang sama dengan gaya gravitasi. Jika Anda memiliki sistem katrol tunggal, katrol memungkinkan Anda menarik tali ke bawah, bukan ke atas, yang jelas lebih mudah, tetapi memaksa Anda mengerahkan masih sama dengan berat beban kamu mengangkat.
Jika Anda menambahkan katrol di bawah yang pertama, lilitkan tali di sekitar kedua katrol dan menangguhkan beban dari katrol kedua, sekarang beban didukung oleh dua tali. Keuntungan mekanis dari sistem katrol yang baru dan lebih baik ini adalah 2, dan itu berarti Anda hanya perlu melakukan kekuatan yang sama dengan setengah berat beban untuk mengangkatnya. Tangguhkan katrol ketiga dari yang pertama, lilitkan tali sehingga tiga tali menahan beban, dan gaya yang harus Anda lakukan untuk mengangkat beban hanya sepertiga dari beratnya.
Anda bisa mengatakan, secara umum, bahwa pengurangan beban katrol adalah kebalikan dari jumlah tali yang menopang beban, tetapi beberapa sistem praktis katrol memiliki lebih dari empat tali. Akibatnya, pengurangan beban katrol maksimum yang dapat Anda sadari adalah seperempat berat beban. Pada kenyataannya, pengurangan beban sebenarnya sedikit kurang dari ini karena Anda harus memperhitungkan gesekan dalam katrol.
Contoh Kalkulator Berat Pulley
Misalkan Anda bisa mengangkat orang seberat 200 pound sendirian, tapi itulah batas kemampuan angkat berat Anda. Bisakah Anda merancang sistem katrol untuk mengangkat mobil seberat 2.000 pound? Mungkin bukan karena bahkan sistem empat katrol akan mengurangi berat hanya seperempat, dan itu masih 500 pound.
Misalkan Anda bisa memasang sepasang sistem katrol dan mencari teman, yang sekuat Anda, untuk menarik salah satunya. Anda masih mengalami kesulitan, tetapi Anda mungkin bisa melakukannya karena setiap katrol akan mengangkat setengah berat, atau 1.000 pound, dan seperempat dari berat itu adalah 250 pound. Namun, jika Anda menambahkan katrol ketiga dan orang ketiga ke dalam pekerjaan, setiap orang hanya perlu mengerahkan 167 pon kekuatan, yang masih dalam kemampuannya, sehingga sistem ini akan bekerja dengan mudah.
Kalkulator bobot katrol tidak tergantung pada bobot mana yang akan diangkat pertama kali saat tali ditarik karena jika satu orang menarik sebelum dua lainnya melakukannya, mobil tidak akan bergerak. Ketiga orang harus menarik secara bersamaan untuk membagi beban dengan benar dan menyebarkan bobot secara merata di antara ketiga katrol. Ketika ketiga orang itu bekerja secara bersamaan, ada efeknya, 12 tali mendukung mobil, yang membuat keunggulan mekanis dari sistem katrol 12 dan mengurangi gaya total yang diperlukan untuk mengangkat kendaraan menjadi 2.000 ÷ 12 = 167 pound.
