Tuas (Lever)

Definisi

Tuas adalah batang kaku yang berputar pada titik tumpu (fulcrum). Tuas digunakan untuk memperbesar gaya yang diterapkan pada salah satu ujungnya, untuk mengangkat atau memindahkan beban di ujung lain.

Sejarah

Timur Dekat (5000 SM)

Bukti arkeologis menunjukkan tuas sudah digunakan sejak 5000 SM di Timur Dekat, awalnya dalam bentuk neraca untuk menimbang barang dagangan.

Mesopotamia (3000 SM)

Sekitar 3000 SM, bangsa Mesopotamia menggunakan tuas dalam shaduf — alat pengangkat air pertama yang masih digunakan di Mesir hingga sekarang. Shaduf menggunakan prinsip tuas kelas 1 dengan titik tumpu, ember di satu ujung, dan pemberat di ujung lain.

Archimedes (sekitar 250 SM)

Archimedes memberikan dasar matematis untuk prinsip tuas dalam karyanya Tentang Keseimbangan Bidang (On the Equilibrium of Planes). Ia membuktikan bahwa:

Gaya × Jarak dari titik tumpu = Beban × Jarak dari titik tumpu

Atau:

KM = Panjang lengan gaya ÷ Panjang lengan beban

Pernyataan terkenalnya:

“Berilah aku tempat berdiri, dan aku akan memindahkan bumi.”

Ekspresi pemahaman intuitif bahwa dengan tuas yang cukup panjang, gaya sekecil apa pun dapat mengangkat beban sebesar apa pun.

Kelas Tuas

Ada tiga kelas tuas berdasarkan penempatan titik tumpu, gaya, dan beban:

Kelas 1 — Titik Tumpu di Tengah

• Contoh: Gunting, jungkit-jungkit, tang
• KM bisa lebih dari 1 (gaya lebih besar dari input)

Kelas 2 — Beban di Tengah

• Contoh: Gerobak dorong, pembuka botol, pemecah kacang
• KM selalu lebih dari 1

Kelas 3 — Gaya di Tengah

• Contoh: Pinset, sapu, tongkat baseball
• KM selalu kurang dari 1, tapi menambah jarak dan kecepatan

Aplikasi Kuno

• Shaduf — pengangkat air
• Neraca — menimbang barang
• Katapel — senjata perang
• Pahat — memahat batu
• Papan jungkit — mengangkat beban berat

Aplikasi Modern

• Gunung (tuas kelas 1)
• Obeng (tuas kelas 1 dengan roda gigi)
• Pinset bedah (tuas kelas 3)
• Tuas rem mobil
• Gunting
• Tuas derek untuk kendaraan

Tuas dalam Tubuh Manusia

Tubuh manusia menggunakan tuas secara ekstensif:

• Lengan — tuas kelas 3 (otot bisep dekat sendi)
• Rahang — tuas kelas 3
• Kaki — tuas kelas 2 (saat berdiri di ujung kaki)
• Leher — tuas kelas 1 (kepala menumpu di tulang belakang)

Signifikansi

Tuas adalah mesin sederhana yang paling serba guna — digunakan dalam hampir setiap aspek kehidupan manusia, dari mengupas kacang hingga menggerakkan kapal. Hukum Archimedes tetap menjadi salah satu prinsip paling fundamental dalam fisika dan teknik.