Contoh Soal Pulley beserta Jawaban dan Pembahasan Mudah

Pulley atau katrol adalah salah satu materi penting dalam pelajaran fisika yang sering muncul di ujian SMP maupun SMA. Pulley termasuk alat sederhana yang digunakan untuk mempermudah pekerjaan dengan mengubah arah gaya atau mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat beban. Memahami pulley tidak hanya membantu siswa mengerjakan soal ujian tetapi juga mengenalkan prinsip mekanika dasar yang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari dan dunia industri. Artikel ini menyajikan kumpulan contoh soal pulley beserta jawaban dan pembahasan mudah agar siswa dapat belajar secara sistematis dan memahami konsep secara menyeluruh.

Pengertian Pulley

Pulley atau katrol adalah roda yang berporos dan digunakan untuk mengangkat beban, mengubah arah gaya, atau mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk melakukan suatu pekerjaan. Pulley digunakan di banyak alat seperti lift, derek, dan sistem pengangkatan barang di gudang atau industri. Pulley memudahkan pekerjaan karena memberikan keuntungan mekanik yang memungkinkan beban diangkat dengan gaya lebih kecil dibanding berat aslinya. Keuntungan mekanik dapat dihitung dengan rumus:

KM = Beban / Gaya

Jenis-Jenis Pulley

Pulley dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan fungsinya

Katrol Tetap Katrol tetap porosnya tidak bergerak dan hanya mengubah arah gaya. Beban yang diangkat sama dengan gaya yang diterapkan. Contoh katrol tetap adalah katrol di sumur untuk menarik ember Rumus gaya F = m × g

Katrol Bergerak Katrol bergerak ikut naik turun bersama beban. Gaya yang diperlukan lebih kecil dibanding berat beban biasanya setengahnya Rumus gaya F = m × g / 2

Katrol Majemuk Gabungan katrol tetap dan katrol bergerak. Sistem ini memungkinkan beban diangkat dengan gaya yang jauh lebih kecil. Rumus gaya F = m × g / jumlah tali pendukung

Rumus Dasar Pulley

Selain rumus gaya dan keuntungan mekanik, beberapa rumus penting dalam menyelesaikan soal pulley adalah

Hukum Newton ΣF = m × a

Percepatan sistem dua benda a = (m₂ − m₁) × g / (m₁ + m₂)

Tegangan tali T = m × (g − a) untuk benda ringan T = m × (g + a) untuk benda berat

Usaha W = F × s

Energi potensial PE = m × g × h

Memahami rumus ini membantu siswa menghitung gaya, percepatan, tegangan, usaha, dan energi dalam sistem pulley

Baca Juga : Kumpulan Contoh Soal tentang Fisika untuk SMP dan SMA

Contoh Soal Pulley dan Pembahasan

Berikut 10 contoh soal pulley beserta jawaban dan pembahasan mudah mulai dari tingkat dasar SMP hingga tingkat lanjutan SMA

Soal 1 Sebuah ember 10 kg digantung pada katrol tetap. Hitung gaya yang diperlukan untuk menarik ember g = 10 m/s²

Pembahasan F = m × g = 10 × 10 = 100 N

Jawaban 100 N Katrol tetap hanya mengubah arah gaya sehingga gaya yang diperlukan sama dengan berat beban

Soal 2 Sebuah beban 20 kg diangkat menggunakan katrol bergerak tunggal. Hitung gaya yang harus diberikan

Pembahasan F = m × g / 2 = 20 × 10 / 2 = 100 N

Jawaban 100 N Katrol bergerak mengurangi gaya yang diperlukan menjadi setengah berat beban

Soal 3 Sebuah katrol majemuk digunakan untuk mengangkat beban 40 kg dengan 2 tali pendukung. Hitung gaya yang dibutuhkan

Pembahasan F = m × g / jumlah tali = 40 × 10 / 2 = 200 N

Jawaban 200 N Katrol majemuk memungkinkan beban diangkat dengan gaya lebih kecil dibandingkan beratnya

Soal 4 Benda A 5 kg dan benda B 7 kg dihubungkan melalui katrol tetap. Hitung percepatan sistem dan tegangan tali

Pembahasan Selisih berat = 7 × 10 − 5 × 10 = 20 N Massa total = 5 + 7 = 12 kg Percepatan a = 20 / 12 ≈ 1,67 m/s² Tegangan tali T = m × (g − a) = 5 × (10 − 1,67) ≈ 41,65 N

Jawaban a ≈ 1,67 m/s² T ≈ 41,65 N Gunakan hukum Newton pada masing-masing benda dan hubungkan dengan tegangan tali

Soal 5 Sebuah katrol digunakan untuk menarik beban 15 kg dengan tali membentuk sudut 30° terhadap horizontal. Hitung gaya yang harus diberikan

Pembahasan F = m × g × sin θ = 15 × 10 × sin 30° = 150 × 0,5 = 75 N

Jawaban 75 N Perhatikan sudut tali dan gunakan komponen gaya sesuai arah gerak beban

Soal 6 Sistem katrol majemuk memiliki 4 tali pendukung beban 80 kg. Hitung gaya dan keuntungan mekanik

Pembahasan F = m × g / jumlah tali = 80 × 10 / 4 = 200 N KM = Beban / Gaya = 800 / 200 = 4

Jawaban F = 200 N KM = 4 Setiap tali pendukung mengurangi gaya yang harus diberikan secara proporsional

Soal 7 Sebuah katrol mengangkat beban 50 kg dengan gaya 550 N. Hitung koefisien gesekan jika katrol tetap dan g = 10 m/s²

Pembahasan Gaya ideal F = m × g = 50 × 10 = 500 N Gesekan = 550 − 500 = 50 N Koefisien gesekan μ = Gesekan / Berat = 50 / 500 = 0,1

Jawaban μ = 0,1 Selisih gaya nyata dengan gaya ideal digunakan untuk menghitung gesekan

Soal 8 Dua beban 20 kg dan 30 kg dihubungkan melalui katrol tetap. Hitung percepatan sistem dan tegangan tali

Pembahasan Selisih berat = 30 × 10 − 20 × 10 = 100 N Massa total = 50 kg Percepatan a = 100 / 50 = 2 m/s² Tegangan tali T = m × (g − a) = 20 × (10 − 2) = 160 N

Jawaban a = 2 m/s² T = 160 N Gunakan konsep percepatan sistem dan tegangan tali untuk masing-masing benda

Soal 9 Sebuah katrol mengangkat beban 100 kg setinggi 5 m dengan gaya 600 N. Hitung usaha yang dilakukan

Pembaca : Universitas Teknokrat Indonesia Masuk 10 Besar Kampus Swasta Terbaik Nasional Versi AppliedHE ASEAN 2026

Pembahasan W = F × s = 600 × 5 = 3000 J

Jawaban 3000 J Usaha dihitung dari gaya dikali perpindahan arah gaya

Soal 10 Sistem katrol majemuk mengangkat beban 50 kg dengan percepatan 2 m/s² dan 2 tali pendukung. Hitung gaya yang harus diberikan

Pembahasan F = m × (g + a) / jumlah tali = 50 × (10 + 2) / 2 = 50 × 12 / 2 = 300 N

Jawaban 300 N Percepatan menambah komponen gaya yang harus diberikan pada sistem katrol bergerak

Tips Mengerjakan Soal Pulley

Identifikasi jenis katrol terlebih dahulu apakah tetap, bergerak, atau majemuk Hitung berat beban W = m × g Gunakan hukum Newton untuk sistem dua benda atau lebih Perhatikan arah gaya dan sudut tali Periksa jumlah tali pada sistem katrol majemuk Perhatikan adanya gesekan jika disebutkan Gambarkan diagram gaya untuk mempermudah analisis

Kesalahan Umum Siswa

Salah membedakan katrol tetap dan bergerak Lupa menghitung percepatan sebelum menghitung tegangan tali Mengabaikan sudut tali atau arah gaya Salah menghitung keuntungan mekanik pada katrol majemuk Mengabaikan gesekan jika soal menyebutkan

Manfaat Memahami Pulley

Memahami prinsip kerja alat sederhana dalam kehidupan sehari-hari Menguasai konsep gaya, massa, percepatan, dan energi mekanik Membantu menyelesaikan soal ujian fisika SMP dan SMA Mempermudah memahami sistem mekanik di industri dan laboratorium

Kesimpulan

Pulley adalah materi fisika penting yang sering muncul dalam ujian SMP maupun SMA. Dengan memahami pengertian, jenis katrol, rumus dasar, dan cara penyelesaian soal, siswa dapat menguasai materi ini dengan mudah. Artikel ini menyajikan contoh soal pulley beserta jawaban dan pembahasan mudah mulai dari katrol tetap, katrol bergerak, hingga katrol majemuk dengan perhitungan gaya, percepatan, tegangan, usaha, dan keuntungan mekanik. Latihan soal secara rutin, menggambar diagram gaya, dan memahami konsep dasar adalah kunci sukses menguasai materi pulley.

Penulis : Reyfen Andrian