Memahami Sistem Katrol: Bagaimana Mesin Sederhana Mentransformasikan Usaha menjadi Pengangkat

Katrol adalah mesin sederhana yang dirancang pada zaman kuno, tetapi masih merupakan dasar dari banyak mesin modern. Pada dasarnya, katrol adalah roda yang melalui tali atau tali lainnya dililitkan. Salah satu ujung tali biasanya diancurkan pada beban atau muatan lain, dan ketika ujung bebas ditarik — biasanya oleh seorang orang, tetapi mungkin juga oleh mesin — roda mengubah arah gaya yang diterapkan dan membuatnya jauh lebih mudah untuk mengangkat beban yang terpasang. Jenis alat ini tersedia dalam sejumlah ukuran dan varietas spesifik yang berbeda, tetapi dalam hampir semua kasus tujuannya sama, yaitu, untuk membuat pengangkatan benda berat lebih mudah dan untuk menyalurkan energi secara lebih efisien.

Komponen Dasar

Insinyur secara umum berbicara tentang "mesin sederhana" dalam enam kategori yang berbeda: bidang miring, tuas, bajak, cuning, roda dan poros, dan katrol. Semua terbuat dari komponen dasar sehari-hari dan semua membuat pekerjaan manusia lebih sederhana dengan satu cara atau cara lain. Katrol biasanya paling terkait dengan pengangkatan dan perpindahan benda besar.

Dalam bentuk paling dasarnya, alat ini terdiri dari sedikit lebih dari roda dengan ranjuran. Tali, sabuk, atau kabel berjalan di dalam ranjuran. Mekanisme ini dapat digunakan sendiri atau terhubung dengan alat lain dalam sistem katrol. Semakin banyak katrol dalam sistem, semakin kecil gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat benda.

Jenis Sistem

Ada tiga jenis sistem dasar: (1) tetap, dengan poros tetap; (2) bergerak, dengan poros bebas; dan (3) majemuk, dengan kombinasi poros tetap dan bergerak. Poros bergerak dan majemuk, dengan mengalikan gaya, cenderung lebih efisien daripada sistem tetap.

Alat roda dan tali juga dapat digunakan dalam kombinasi dengan alat lain untuk tujuan yang lebih spesifik. Sistem yang disebut "sistem sabuk dan katrol" adalah satu contoh. Sistem ini cenderung menjadi sistem "tertutup" di mana beberapa roda berranjuran terhubung oleh satu sabuk lingkaran yang terhubung, dan dirancang untuk transmiterasi dan amplifikasi energi daripada kekuatan pengangkatan langsung.

Keuntungan Pengangkatan

Salah satu manfaat terbesar dari jenis mesin ini adalah kemampuan untuk memindahkan benda berat dan menyalurkan energi pengangkatan tanpa mengeluarkan banyak gaya. Secara umum, semakin berat benda, semakin besar gaya yang harus dikeluarkan oleh seseorang untuk memindahkannya. Menyalurkan energi itu ke atas tali dan di sekitar roda — atau serangkaian roda, tergantung pada berat benda — dapat membuat usaha keseluruhan, yang biasanya dikenal sebagai "keuntungan pengangkatan," jauh lebih efisien.

Misalnya, seseorang biasanya akan perlu mengeluarkan sekitar 10 pon (4,5 kilogram) gaya untuk mengangkat beban 10 pon (4,5 kg), dan dalam sebagian besar kasus gaya itu akan perlu diterapkan dalam gerak lurus ke atas. Jika beban dilekatkan pada katrol, seseorang masih perlu mengeluarkan jumlah gaya terukur yang sama, tetapi arah gaya yang perlu dikeluaran berubah. Setelah dilekatkan pada sistem tali, seseorang harus menarik ke bawah daripada mengangkat ke atas. Ini membuat penggunaan yang lebih efisien dari berat badan dan usaha individu.

Semakin banyak roda dalam suatu sistem, semakin efisien kemungkinannya. Jika beban dilekatkan pada dua sistem, misalnya, seseorang hanya perlu mengeluarkan 5 pon (2,26 kg) gaya. Empat akan memerlukan 2,5 (1,13 kg) pon gaya, dan seterusnya.

Contoh Umum

Alat-alat ini dapat ditemukan dalam banyak pengaturan modern. Lift adalah salah satu yang paling umum: meskipun tidak terlihat dari luar, sistem besar roda berputar dan kabel membantu mobil bergerak naik dan turun. Dalam sebagian besar kasus, ini dikontrol oleh komputer dan diangkat melalui cara mekanik daripada tenaga manusia, tetapi efisiensinya sama. Banyak mesin mobil juga bergantung pada sistem sabuk untuk membantu mentransfer energi dari mesin ke poros roda dan bagian bergerak lainnya. Kapal lay sering menggunakannya untuk mengontrol tegangan di lay, dan juga umum digunakan di keran dan mesin lainnya.