55. Beban Padalah 600 N. Jika kita menarik tali secara vertikal ke atas sejauh 6 m: a. Berapa jauh beban akan naik? b. Berapa minimum gaya tarik harus diberikan? (Abaikan berat katrol) F 

Pada soal tersebut, beban dinaikkan dengan menggunakan pesawat sederhana jenis katrol. Tahukah kamu, katrol dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu katrol tetap, katrol bergerak, dan katrol majemuk. Yuk kita review terlebih dahulu mengenai konsep katrol agar dapat menjawab soal ini.

Identifikasi Konsep

Katrol adalah roda beralur dengan sebuah tali atau rantai yang lewat pada alur itu. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, katrol dapat dibedakan dalam beberapa jenis sebagai berikut.

1. Katrol tunggal tetap, 
Katrol tunggal tetap porosnya dipasang di suatu tempat yang tetap, sehingga ketika digunakan katrol tidak ikut bergerak. Katrol tetap memiliki keuntungan mekanik 1, sehingga ia tidak melipatkan gaya melainkan hanya mengubah arah gaya.

2. Katrol bebas/katrol tunggal bergerak, 
Katrol tunggal bergerak yaitu katrol yang porosnya tidak dipasang di tempat yang tetap, sehingga saat digunakan katrol ikut bergerak. Katrol bergerak memiliki keuntungan mekanik 2.

3. Katrol majemuk, 
Katrol ini merupakan gabungan dari katrol tetap dan katrol bebas. Keuntungan mekanik katrol majemuk sama dengan jumlah katrol/jumlah tali yang menyokong beban.

Agar dapat membedakan jenis katrol di atas, kalian dapat mengamati gambar di bawah ya. 
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-79/ChapId-654/LessonId-1577/ModuleId-2/QuestionCode-21INC3VZBK0/katrol.JPG" />

Pada soal tersebut diketahui:
berat beban \(w\) = 600 N
gaya kuasa menarik sejauh 6 m
\(s\) = 6 m

Yang ditanyakan:
a. seberapa jauh beban naik \(h\)
b. gaya kuasa minimum \(F\)

Penyelesaian:
Kita analisis terlebih dahulu jenis katrol apa yang digunakan pada soal. Jika kita amati, katrol tersebut terdiri atas sebuah katrol bergerak dan sebuah katrol tetap. Beban ditelakkan pada katrol bergerak, kemudian gaya kuasa yang dikerjakan pada tali dihubungkan ke katrol tetap.
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-79/ChapId-654/LessonId-1577/ModuleId-2/QuestionCode-21IWJ6NHQBP/katrol 14.PNG" />
Ingat, katrol bergerak memiliki keuntungan mekanik 2 dan katrol tetap memiliki keuntungan mekanik 1. Disini katrol bergerak akan melipatkan gaya 2 kali, sedangkan katrol tetap hanya mengubah arah gaya. Sehingga keuntungan mekanik sistem katrol ini adalah 2.

Kita gunakan nilai keuntungan mekanik ini untuk menghitung besar gaya minimum \(F\)
\[KM=\frac{w}{F}\]\[2=\frac{600}{F}\]\[F=\frac{600}{2}\]\[F=300\ \text N\]Pada soal disebutkan gaya kuasa menarik sejauh 6 m. Untuk menentukan berapa jauh beban akan naik, kita dapat menggunakan konsep usaha dan perubahan energi potensial.
\[W=\triangle EP\]\[Fs=mg\triangle h\]\[Fs=w\triangle h\]\[300\times 6=600\times \triangle h\]\[1800=600\triangle h\]\[\triangle h=\frac{1800}{600}\]\[\triangle h=3\ \text m\]

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi jika tali ditarik sejauh 6 m maka beban akan naik sejauh 3 m dan besar gaya minimum yang harus diberikan adalah 300 N.