13 Contoh Soal Katrol Tetap, Bergerak, Dan Majemuk Beserta Jawabannya

Pernahkah Anda merasa kesulitan saat mengangkat ember nan penuh air dari dalam sumur alias kolam? Jika diangkat langsung menggunbakal tangan, selain susah pasti melelahkan.

Untunglah ada katrol nan bisa membantu memudahkan pekerjaan. Terdapat beberapa jenis katrol nan diperuntukkan untuk kebutuhan berbeda.

Pada tulisan berikut, Mamikos bakal memberikan info mengenai contoh soal katrol tetap bergerak dan majemuk sebagai bahan latihan. ⚙️🎡

Contoh Soal Katrol Tetap Bergerak dan Majemuk

Katrol merupbakal materi nan turut dipelajari pada bab pesawat sederhana. Pada bab tersebut, ditelaah juga materi bagian miring dan contoh soal bagian miring.

Perlu Anda ketahui bahwa katrol merupbakal perangkat bantu untuk mengangkat barang nan berat agar Anda tidak terlampau lelah. Biasanya, katrol bermotif seperti roda mini bertali. Nantinya tali tersebut nan ditarik untuk membantu mengangkat beban.

Pahami perbedaan katrol tetap, katrol bergerak, dan katrol majemuk agar bisa menerapkan rumusnya secara tepat. Sebab, perbedaan jenis katrol bisa berpengaruh terhadap rumus nan digunakan.

Contoh Soal Katrol Tetap

Bayangkan Anda sedang menimba air dari sumur menggunbakal ember. Katrolnya digantung pada bagian atas mulut sumur dan tidak ikut bergerak. Nah, katrol tersebut adalah katrol tetap.

Ciri-ciri katrol tetap adalah posisinya nan selampau tak bersuara di tempat dan tidak naik turun. Kamu bakal tetap menarik tali dengan style nan sama besar seperti berat ember.

Keuntungannya, arah style menjadi berubah lantaran Anda tidak perlu mengangkat ember ke atas, tetapi menarik tali katrolnya ke bawah.

Rumus katrol tetap: F = W
Artinya, style nan Anda berikan sama seperti berat beban.

Soal 1

Sebuah katrol tetap dipakai untuk mengangkat beban 45 N. Apabila style nan diberikan sebesar 45 N, untung mekanis (KM) katrol tersebut adalah…

A. 0,5
B. 1
C. 2
D. 4

Jawaban: B. 1
Pembahasan:
Katrol tetap tidak mengubah besar gaya, tetapi hanya mengubah arah gaya.
Rumus untung mekanis (KM) = W/F
= 45 / 45
= 1
Artinya, style nan diperlukan sama besar dengan berat beban nan diangkat.

Soal 2

Seorang anak nan tetap duduk di bangku SD menarik tali katrol tetap sejauh 3 meter. Beban nan terangkat anak tersebut sejauh … meter.

A. 0,5 m
B. 1 m
C. 3 m
D. 4 m

Jawaban: C. 3 m
Pembahasan:
Jarak tali nan ditarik = jarak beban terangkat
Sebab, katrol tetap tidak mengubah besar style dan jarak perpindahan, sehingga jawabannya 3 meter juga.

Soal 3

Pada suatu seremoni hari kemerdekaan, sebuah bendera dinaikkan dengan katrol tetap pada tiang nan tingginya 6 m. Apabila talinya ditarik dengan style 80 N, berapa besar upaya nan dilakukan pengibar bendera?

A. 240 J
B. 360 J
C. 480 J
D. 560 J

Jawaban: C. 480 J
Pembahasan:
Rumus usaha: W = F x s
= 80 x 6
= 480 J

Soal 4

Seorang petani menggunbakal katrol tetap untuk mengangkat pupuk 40 N. Petani tersebut menarik tali ke bawah sejauh 3 meter dalam waktu 5 detik. Berapa daya nan dikeluarkan petani?

A. 10 W
B. 20 W
C. 24 W
D. 30 W

Jawaban: C. 24 W
Pembahasan:
Usaha: W = F x s
= 40 x 3
= 120 J
Daya: P = W/t
= 120/5
= 24 W

Soal 5

Dua orang pekerja gedung menarik tali katrol tetap dari arah berlawanan, masing-masing dengan style 60 N dan 80 N. Apabila beban tidak bergerak, berapa style efektif nan bekerja pada beban tersebut?

A. 20 N ke arah penarik 80 N
B. 60 N ke arah penarik 60 N
C. 140 N ke arah penarik 80 N
D. Beban tak bersuara lantaran style seimbang

Jawaban: A. 20 N ke arah penarik 80 N
Pembahasan:
Gaya nan lebih besar (80 N) menang terhadap style 60 N.
Resultan gaya:
F = 80 – 60
= 20 N
Arah resultan mengikuti style nan lebih besar, sehingga 20 N ke arah penarik 80 N

Contoh Soal Katrol Bergerak

Pada katrol bergerak, ibaratnya Anda sedang menarik ember dari dalam sumur, tetapi katrolnya ikut naik berbareng embernya. Biasanya, tali pada katrol dikaitkan ke atas, lampau Anda menarik bagian bawah tali.

Ciri-ciri katrol bergerak adalah katrolnya nan berubah posisi lantaran bergerak naik turun. Gaya nan Anda perlukan lebih mini daripada berat beban, sehingga embernya terasa lebih ringan walaupun talinya jauh lebih panjang. Kamu pun jadi tidak terlampau lelah.

Rumus katrol bergerak: F = ½ W
Artinya, style nan Anda keluarkan besarnya separuh dari berat beban.

Soal 1

Sebuah katrol bergerak digunbakal untuk mengangkat beban 40 N. Apabila diketahui sistem katrol ideal (tanpa gesekan), berapa style minimum nan kudu diberikan agar beban setimbang?

A. 10 N
B. 20 N
C. 40 N
D. 80 N

Jawaban: B. 20 N
Pembahasan:
Katrol bergerak memberikan untung mekanis 2 Gaya nan diperlukan untuk mengangkat beban:
F = W / 2
= 40 / 2
= 20 N

Soal 2

Sebuah beban 60 N diangkat menggunbakal katrol bergerak ideal. Berapakah untung mekanis dan style nan diperlukan untuk mengangkat beban tersebut?

A. KM = 1, F = 60 N
B. KM = 2, F = 30 N
C. KM = 3, F = 20 N
D. KM = 4, F = 15 N

Jawaban: B. KM = 2, F = 30 N
Pembahasan:
Katrol bergerak mempunyai KM = 2
Gaya nan diperlukan:
F = W / 2
= 60 / 2
= 30 N

Soal 3

Sebuah beban 120 N dinaikkan 2 m oleh tukang gedung dengan support katrol bergerak ideal. Berapa panjang tali nan kudu ditarik tukang gedung tersebut dan style nan kudu dikeluarkan?

A. panjang tali 1 m, F = 60 N
B. panjang tali 4 m, F = 60 N
C. panjang tali 4 m, F = 120 N
D. panjang tali 2 m, F = 30 N

Jawaban: B. panjang tali 4 m, F = 60 N
Pembahasan:
Katrol bergerak mempunyai untung mekanik (KM) = 2
Hitung style nan diperlukan. Karena KM=2 maka
F = W/KM
= 120/2
= 60 N
Panjang tali nan ditarik (s)
KM x jarak naik beban
= 2 x 2
= 4 m
Agar beban naik 2 meter, tukang gedung kudu menarik talinya sepanjang 4 meter.

Soal 4

Seorang pekerja proyek mengangkat beban dengan massa setara 20 kg (g = 10) menggunbakal katrol bergerak ideal naik 5 m. Berapa daya rata-ratanya andaikan diketahui waktu nan diperlukan adalah 10 s?

A. 100 W
B. 200 W
C. 500 W
D. 1000 W

Jawaban: A. 100 W
Pembahasan:
Berat
W = m x g
= 20 × 10
= 200 N
Perubahan energi
= m x g x h
= 200 × 5
= 1000 J
Dalam sistem nan ideal, upaya style = 1000 J.
Daya = 1000 / 10
= 100 W

Soal 5

Sebuah katrol bergerak ideal menahan beban bermassa 30 kg. Tali pada sisi kiri dan kanan katrol mempunyai tegangan sama ialah T. Apabila sistem tersebut berada dalam kesetimbangan, berapa tegangan setiap tali?

A. 300 N
B. 150 N
C. 200 N
D. 100 N

Jawaban: B. 150 N
Pembahasan:
Pada katrol bergerak ideal, dua style tegangan (dua tali) menahan beban:
2T = W = m x g
= 30 × 10
= 300 N
Maka,
T = 300 / 2
= 150 N

Contoh Soal Katrol Majemuk

Katrol majemuk merupbakal campuran dari katrol tetap dan katrol bergerak nan digabung menjadi satu, sehingga semakin kuat dan lebih efisien.

Ciri-ciri katrol majemuk adalah mempunyai beberapa roda katrol, memerlukan style nan lebih kecil, apalagi jika katrolnya semakin banyak. Tapi, tali nan perlu ditarik juga lebih panjang.

Rumus katrol majemuk: F = W/n, dengan n merupbakal jumlah tali nan menyangga beban.

Soal 1

Suatu sistem katrol majemuk nan terdiri dari 2 katrol tetap dan 2 katrol bergerak mengangkat beban t seberat 200 N. Berapa style tarik minimum nan diperlukan?

A. 50 N
B. 100 N
C. 200 N
D. 400 N

Jawaban: A. 50 N
Pembahasan:
Katrol majemuk dengan jumlah 2 katrol tetap dan 2 katrol bergerak mempunyai untung mekanik (KM) = 4.
Artinya style nan dibutuhkan hanya ¼ dari berat beban.
F = W / KM
= 200 / 4
= 50 N

Soal 2

Sebuah barang 300 N diangkat menggunbakal katrol majemuk nan mempunyai 3 tali penahan beban (KM = 3). Apabila beban tersebut kemudian dinaikkan 1,5 meter, berapa panjang tali nan kudu ditarik dan berapa style nan perlu dikeluarkan?

A. 300 N, 1,5 m
B. 150 N, 3 m
C. 100 N, 4,5 m
D. 75 N, 4,5 m

Jawaban: C. 100 N, 4,5 m
Pembahasan:
Gaya nan diperlukan:
F = W / KM
= 300 / 3
= 100 N
Katrol majemuk juga mempunyai untung berupa jarak, sehingga tali kudu ditarik sepanjang KM x h
s = 3 x 1,5
= 4,5 m

Soal 3

Diketahui terdapat sebuah barang bermassa 50 kg nan dihubungkan pada sistem katrol majemuk nan mempunyai untung mekanik 4. Salah satu ujung tali ditarik dengan style konstan F, sehingga barang dapat naik dengan percepatan a = 1,0 m/s^2. Jika massa tali dan katrol diabaikan, berapa besar F?

A. 100 N
B. 150 N
C. 135, 7 N
D. 137,5 N

Jawaban: D. 137,5 N
Pembahasan:
Pada katrol majemuk ideal, suatu beban mendapatkan style ke atas sebanyak n kali tegangan tali. T dianggap sebagai F lantaran ujung tali ditarik, sehingga persamaan mobilitas vertikalnya menjadi:

nT – mg = ma
Masukkan info nan sudah diketahui berupa n = 4, m = 50, g = 10, dan a = 1
4F – 50 x 10 = 50 x 1
4 F – 500 = 50
4 F = 550
F = 137,5 N

Penutup

Demikian info 13 contoh soal katrol tetap, bergerak dan majemuk beserta jawabannya nan bisa Anda jadikan referensi belajar.

Jangan lupa untuk selampau ingat bahwa katrol tetap hanya mengubah arah gaya, sedangkan katrol bergerak dan katrol majemuk dapat meringankan gaya.

Pelajari materi fisika nan lain seperti jenis pesawat sederhana, bagian miring, dan latihan soal-soal fisika untuk beragam jenjang. Semoga bermanfaat! 🏋️

Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu:

Kost Dekat UGM Jogja

Kost Dekat UNPAD Jatinangor

Kost Dekat UNDIP Semarang

Kost Dekat UI Depok

Kost Dekat UB Malang

Kost Dekat Unnes Semarang

Kost Dekat UMY Jogja

Kost Dekat UNY Jogja

Kost Dekat UNS Solo

Kost Dekat ITB Bandung

Kost Dekat UMS Solo

Kost Dekat ITS Surabaya

Kost Dekat Unesa Surabaya

Kost Dekat UNAIR Surabaya

Kost Dekat UIN Jakarta