Bidang miring adalah salah satu konsep penting dalam fisika yang berkaitan dengan gerak benda atau gaya yang bekerja pada benda yang berada pada bidang miring. Bidang miring terdiri dari permukaan datar yang membentuk sudut dengan bidang horizontal.
Dalam artikel ini, kita akan membahas pengertian, prinsip, rumus, dan memberikan contoh soal yang lengkap terkait bidang miring.
Pengertian Bidang Miring
Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut dengan salah satu ujungnya lebih tinggi dari ujung yang lain dan merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang sering digunakan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi.
Untuk memindahkan sebuah benda yang sangat berat menggunakan bidang miring, tentu kita harus mengetahui seberapa besar usaha yang kita butuhkan.
Prinsip-Prinsip Bidang Miring Dalam Kehidupan Sehari – Hari
Prinsip bidang miring banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari – hari. Beberapa contoh pemanfaatan bidang miring adalah sebagai berikut :
- Jalan disekitar gunung atau pegunungan dibuat melingkar-lingkar agar kemiringannya tidak terlalu terjal. Dengan demikian, kendaraan akan lebih mudah melewatinya. Jika jalan dibuat lurus dari lembah ke puncak, jalan menjadi sangat curam sehingga membahayakan kendaraan yang melaluinya.
- Untuk membelah kayu yang besar orang memanfaatkan baji. Bentuk baji yang menggunakan prinsip bidang miring akan memudahkan orang membelah kayu.
- Di dalam dongkrak terdapat uliran yang terbentuk bidang miring uliran ini meringankan kerja ketika dongkrak sedang digunakan.
- Kebanyakan tangga yang terdapat pada rumah atau bangunan yang lebih tinggi dari permukaan tanah dibuat miring agar memudahkan orang untuk mendakinya.
- Alur-alur pada sekrup sebenarnya memanfaatkan bidang miring.
Contoh Alat Bidang Miring
- tangga naik sebuah bangunan bertingkat-tingkat dan berkelok-kelok untuk memperkecil gaya
- jalan di pegunungan berkelok-kelok agar mudah dilalui
- ulir sekrup yang bentuknya menyerupai tangga melingkar
- baji (pisau, kater, kampak, dan lain sebagainya)
- dongkrak juga adalah sebuah contoh bidang miring karena memakai prinsip sekrup
- untuk menaikkan drum keatas truk menggunakan papan kayu yang dimiringkan.
Rumus Bidang Miring
Rumus bidang miring dibentuk dari perpaduan antara gaya kuasa, berat benda, tinggi, dan panjang bidang miring. Perhatikan skema berikut :
rumus bidang miring
Secara matematis, rumus bidang miring yaitu:
Fk x s = W x h
Keterangan :
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
Keuntungan mekanik bidang miring adalah perbandingan antara panjang bidang miring dengan tinggi bidang miring
Contoh Soal Bidang Miring
Contoh Soal 1
Pada sebuah bidang miring dengan ketinggian 1 m dan panjangnya 5 m. apabila berat benda yang akan dipindahkan 1.880 N, maka hitunglah gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui
w = 1.880 N
s = 5 m
h = 1 m
Dijawab
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
Jadi, gaya yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut yaitu 376 N
Contoh Soal 2
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:
Diketahui :
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
Ditanya
keuntungan mekaniknya ???
Jawab
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
Jadi, keuntungan mekanis dan gaya dorongnya yaitu 200 N
Contoh Soal 3
Dengan memakai papan yang memiliki panjang 4 meter, pekerja mengerahkan gaya 1.250 N untuk memindahkan kotak ke langit-langit yang memiliki tinggi 2 meter. Berapakah berat kotak itu?
Penyelesaian
Diketahui
s = 15 m
F = 1.250 N
h = 2 m
Ditanya
Berat Benda ???
Jawab
w/F = s/h
w/1250 N = 4 m/2 m
w/1250 N = 2
w = 2 . 1250 N
w = 2500 N
Jadi berat benda tersebut yaitu 2500 N
Contoh Soal 4
Sebuah benda memiliki berat 1800 N akan dinaikkan ke ketinggian 2,5 m. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan yaitu 6, berapakah jarak yang ditempuh benda pada bidang miring dan kuasa yang dibutuhkan untuk mendorong benda tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui
w = 1.800 N
h = 2,5 m
KM = 6
Ditanya
Gaya Kuasa ???
Jawab
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
Jadi, gaya kuasa yang dibutuhkan yaitu 300 N
Semoga Bidang Miring : Pengertian, Prinsip, Rumus & Contoh Soalnya Lengkap di atas dapat membantu Anda memahami konsep bidang miring dengan lebih baik. Jika Anda memerlukan penjelasanlanjutan atau contoh soal lainnya, silakan berikan informasi lebih lanjut.
FAQ: Bidang Miring
Apa itu Bidang Miring?
Bidang miring adalah permukaan datar yang dimiringkan terhadap horizontal. Bidang ini digunakan untuk memindahkan objek dari satu ketinggian ke ketinggian lain dengan cara yang lebih mudah dibandingkan mengangkatnya secara langsung.
Apa Fungsi Utama Bidang Miring?
Fungsi utama bidang miring adalah untuk mengurangi usaha yang diperlukan dalam mengangkat benda. Dengan menggunakan bidang miring, gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda menjadi lebih kecil.
Bagaimana Cara Kerja Bidang Miring?
Bidang miring bekerja berdasarkan prinsip fisika yang menyatakan bahwa dengan memperpanjang jarak yang ditempuh (melalui kemiringan), gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda berkurang. Semakin panjang dan landai bidang miring, semakin kecil gaya yang diperlukan.
Apa Contoh Penggunaan Bidang Miring?
- Rampa: Digunakan di tempat-tempat umum untuk membantu akses bagi penyandang disabilitas.
- Tanjakan: Diterapkan pada jalan dan rel kereta untuk memudahkan kendaraan naik dan turun.
- Peralatan Angkat: Seperti katrol yang menggunakan prinsip bidang miring untuk mengangkat barang berat.
Apa Keuntungan Menggunakan Bidang Miring?
- Mengurangi Usaha: Membantu mengangkat benda berat dengan lebih sedikit tenaga.
- Meningkatkan Efisiensi: Mempermudah proses pemindahan barang.
- Keamanan: Mengurangi risiko cedera saat mengangkat benda berat.
Apakah Ada Kekurangan dalam Penggunaan Bidang Miring?
Kekurangan utama adalah bahwa bidang miring membutuhkan ruang lebih besar dibandingkan dengan metode pengangkatan langsung. Selain itu, jika sudut kemiringan terlalu curam, dapat menjadi berbahaya.
Apa yang Dimaksud dengan Sudut Kemiringan?
Sudut kemiringan adalah sudut antara bidang miring dan horizontal. Sudut ini mempengaruhi seberapa besar gaya yang diperlukan untuk menggerakkan benda di sepanjang bidang tersebut.
Bagaimana Menghitung Gaya pada Bidang Miring?
Gaya yang diperlukan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
F=m⋅g⋅sin(θ)
di mana:
- F adalah gaya yang diperlukan,
- mm adalah massa benda,
- g adalah percepatan gravitasi,
- θ adalah sudut kemiringan bidang.
