Kerangka Balok: Dari Kawat ke Ruang 3D

Langkah 1: Samain Satuan

Total kawat harus diubah dari meter ke sentimeter agar setara dengan ukuran balok. Di soal, balok berukuran $2\text{ cm} \times 3\text{ cm} \times 4\text{ cm}$, sedangkan panjang kawat yang tersedia masih berupa $1,5\text{ m}$. Satuan yang berbeda tidak bisa langsung dioperasikan.

Ingat bahwa $1\text{ meter} = 100\text{ cm}$. Untuk mengubah $1,5\text{ m}$ ke sentimeter, kita cukup menggeser tanda koma dua langkah ke kanan (mengalikan dengan $100$):

$$1,5 \times 100\text{ cm} = 150\text{ cm}$$

Anatomi Kandang Kawat

Kerangka balok selalu butuh 4 potong kawat untuk panjang, 4 untuk lebar, dan 4 untuk tinggi. Bayangkan kita sedang merakit sebuah kandang kawat kotak: kawat lurus panjang harus dipotong-potong menjadi tiang dan palang.

Garis-garis kawat pembentuk tepi kandang ini disebut rusuk. Dalam sebuah kerangka balok, ada 12 rusuk yang terbagi rata ke dalam 3 dimensi:

Eksplorasi visual kerangka balok di atas dengan menekan tombol sorotan rusuk. Dari situ terlihat jelas bahwa setiap dimensi selalu muncul $4$ kali.

Karena setiap ukuran berulang $4$ kali, rumus panjang kawat untuk $1$ kerangka balok adalah:

$$\text{Panjang kawat 1 balok} = 4 \times (\text{panjang} + \text{lebar} + \text{tinggi})$$

Untuk balok berukuran $2\text{ cm} \times 3\text{ cm} \times 4\text{ cm}$:

$$\text{Panjang kawat} = 4 \times (2 + 3 + 4) = 4 \times 9 = 36\text{ cm}$$

Sebuah model kerangka balok akan dibuat dari kawat dengan ukuran panjang 10 cm, lebar 5 cm, dan tinggi 5 cm. Berapa total panjang kawat yang diperlukan untuk membuat satu buah kerangka balok tersebut?

  • 20 cm
  • 80 cm
  • 100 cm
  • 250 cm

Jawaban: 80 cm

Kerangka balok memiliki 12 rusuk yang terdiri dari 4 rusuk panjang, 4 rusuk lebar, dan 4 rusuk tinggi. Total kawat yang dibutuhkan adalah 4 × (5 + 5 + 10) = 4 × 20 = 80 cm. Pilihan A (20 cm) salah karena hanya menjumlahkan ketiga dimensi tanpa dikali 4, sedangkan pilihan D (250 cm) salah karena menghitung volume (5 × 5 × 10).

Jumlah rusuk pembentuk kerangka balok adalah 4 × (panjang + lebar + tinggi)

Hitung Cepat & Bandingkan

Total kebutuhan kawat ($p$) dihitung dari jumlah balok, lalu sisanya ($q$) didapat dari selisih total kawat awal. Mengandalkan intuisi atau tebakan saja sangat berisiko karena selisih antara kawat terpakai dan sisa kawat sering kali cukup tipis.

Mari kita hitung nilai $p$ dan $q$ secara pasti:

  1. Kawat terpakai ($p$): Soal meminta pembuatan $2$ buah kandang kawat balok. Karena satu kerangka balok butuh $36\text{ cm}$, maka untuk $2$ balok:

    $$p = 2 \times 36\text{ cm} = 72\text{ cm}$$

  2. Sisa kawat ($q$): Dari modal awal $150\text{ cm}$, kawat yang tersisa adalah:

    $$q = 150\text{ cm} - 72\text{ cm} = 78\text{ cm}$$

Sekarang bandingkan nilai keduanya:

$$p = 72 \quad \text{dan} \quad q = 78 \implies p < q$$

Hasil perbandingan ini menunjukkan bahwa Opsi B benar.

Mari kita tinjau opsi lainnya: