Pernah mendengar cerita tentang judul di atas? Yah, konon dahulu kala ada
seorang ilmuwan Yunani yang mengatakan ia dapat memindahkan kapal dengan sistem
katrol yang banyak bahkan hanya menggunakan satu tangan. Menurut konsep fisika,
sang ilmuwan itu benar.
Sistem katrol adalah salah satu keuntungan yang ditawarkan oleh fisika.
Dengan katrol yang banyak dan tali dengan susunan tertentu, kamu dapat
memindahkan sebuah kapal atau benda-benda berat lainnya bahkan dengan satu
tanganmu.
Prinsipnya; dengan menggunakan katrol sebenarnya yang kita lakukan adalah membagi
tegangan tali; artinya dengan katrol kamu dapat memindahkan suatu benda dengan ringan.
Gambar 1. Sistem katrol
Jika kamu mengangkat beban dengan dua buah katrol dengan susunan seperti
pada gambar, kamu akan merasakan beban yang kamu angkat dua kali lebih ringan, anggap
bebannya adalah 10 kg (100 N), dengan dua buah katrol, kamu hanya merasakan
beban sebesar 5 kg (50 N). Jika kamu menyusun tiga buah katrol untuk mengangkat
beban seperti gambar di atas, kamu akan merasakan beban yang kamu angkat
menjadi empat kali lebih ringan. Makin banyak susunan katrolnya maka makin
ringan beban yang kamu rasakan.
Namun ada harga yang harus dibayar untuk itu. Hal yang harus dibayar dengan
ringannya mengangkat beban menggunakan sistem katrol di atas adalah perpindahannya. Maksudnya, dengan
sistem dua katrol seperti di atas, kamu hanya mendapat setengah dari berat
beban (menjadi lebih ringan di tangan), namun kompensasinya adalah jika kamu
menarik tali yang ada di tanganmu sejauh 10 cm, maka beban hanya akan naik
setengahnya yaitu 5 cm.
Bagaimana ini bisa terjadi?
Hal ini terjadi karena usaha yang kamu kerahkan untuk mengangkat beban
tersebut sebenarnya sama saja dengan jika kamu mengangkat beban tersebut secara
langsung. Ingat, [usaha] = [gaya] x
[perpindahan] atau W = F x d. Mari
kita analisis secara matematis.
Usaha yang kamu lakukan untuk menarik beban tersebut sejauh 10 cm (atau 0.1
meter) adalah
Usaha yang dikenakan pada beban juga harus sama dengan 5 Joule karena
tidak ada usaha lain yang bekerja pada beban, hanya kamu yang menarik beban
tersebut.
beban hanya berpindah sejauh 5 cm.
Dengan melihat analisis usaha di atas, kamu mungkin akan berpikir dua kali
untuk memindahkan sebuah kapal dengan satu tangan, memang secara konsep fisika kamu
dapat memindahkan kapal dengan mudah/ringan menggunakan banyak katrol; namun secara
konsep fisika pula, kamu mungkin harus menarik talinya sejauh ratusan meter hanya untuk
memindahkan kapal tersebut sejauh 1 meter saja! Sama melelahkannya bukan? Ya
karena usaha yang dilakukan sebenarnya sama saja, dengan sistem katrol
sebenarnya kita hanya "menjual" gaya untuk "membeli" perpindahan, [usaha] = [gaya] x [perpindahan]. Namun dengan sistem
katrol demikian, tanganmu tidak menjadi lebih cepat lelah bukan? Silahkan pilih, gaya atau perpindahan.
mantaaap bung....
ReplyDeletemakasih.. hehehe
ReplyDelete