usaha dan energi

USAHA DAN ENERGI

Chum salmon “climbing
a ladder” in the McNeil
River in Alaska. Why
are fish ladders like this
often built around
dams? Do the ladders
reduce the amount of
work that the fish must
do to get past the
dam? (Daniel J.
Cox/Tony Stone
Images)
USAHA DAN ENERGI





Usaha
Daya
Energi
Gaya konservatif & non
Kekekalan Energi
USAHA
Usaha/kerja : memaparkan bagaimana
dikerahkannya gaya pada benda, hingga
benda berpindah.
 Usaha yang dilakukan pada sebuah benda
oleh gaya tetap F (besar & arahnya)
didefinisikan sebagai hasil kali besar
perpindahan s dengan komponen gaya yang
sejajar dengan perpindahan itu.

USAHA

Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan :
W Fs
USAHA

Usaha yang dilakukan oleh gaya yang
berubah : selisih tenaga


W   F ( x)  dx
x2
x1
F  mg  W  mgh2  mgh1
1 2 1 2
F  kx  W  kx2  kx1
2
2
DAYA
dW
P
dt
• usaha yang dilakukan oleh benda persatuan
waktu.
• laju usaha yang dilakukan terhadap waktu
(cepatnya energi dipindahkan)
Energi Kinetik
1 2
EK  mv
2
Energi: kemampuan melakukan usaha.
 Benda yang bergerak memiliki kemampuan
untuk melakukan usaha, sehingga dapat
dikatakan memiliki energi. Energi gerakan
ini disebut energi kinetik (bahasa Yunani
kinetikos berarti “gerakan”).
 Usaha total yang dilakukan pada sebuah
benda sama dengan perubahan energi
kinetik benda itu (prinsip usaha-energi)

Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial, yakni energi yang
berkaitan dengan gaya yang bergantung
pada posisi benda atau susunan benda.
 Misal : gaya gravitasi (berarah vertikal)
usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi
hanya bergantung pada ketinggian benda,
dan tidak bergantung bentuk lintasan gerak
benda.

EP  mgh
1 2
Energi Potensial Pegas EP  kx
2
Energi potensial yang
berkaitan dengan bahan
elastis, mis. pegas
a)Pegas
b)dapat menyimpan energi
(potensial pegas) saat
dirapatkan
c)dapat melakukan kerja
saat dilepas

Gaya konservatif
Usaha yang dilakukan pada benda untuk
mengatasi gaya gravitasi tidak bergantung
pada lintasan yang dipilih.
Mis : untuk mengangkat benda ke atas
(langsung) maupun melewati bidang miring
licin hingga ketinggian tertentu memerlukan
usaha yg sama.
 Gaya konservatif : gaya dimana usaha
yang dilakukan oleh gaya tersebut tidak
bergantung pada lintasannya, namun hanya
pada posisi awal dan akhir.

Gaya non konservatif

Gaya gesekan bukan gaya konservatif
(nonkonservatif), karena usaha yang
dilakukan gaya itu (mis. saat mendorong
kotak di lantai kasar) bergantung pada
lintasan yang dipilih.
Kekekalan Energi
Energi mekanik :
penjumlahan EK dan EP
(hukum kekekalan
energi mekanik untuk
gaya-gaya konservatif)
 Energi mekanik tsb
besarnya tetap (kekal).

1 2
mv  mgh  konstan
2


Twin Falls on the Island of Kauai,
Hawaii. The gravitational
potential energy of the water–
Earth system when the water is
at the top of the falls is converted
to kinetic energy once that water
begins falling. How did the water
get to the top of the cliff?
In other words, what was the
original source of the
gravitational potential energy
when the water was at the top?
(Hint: This same source powers
nearly everything on the planet.)

Three identical balls are
thrown from the top of a
building, all with the same
initial speed. The first is
thrown horizontally, the
second at some angle above
the horizontal, and the third at
some angle below the
horizontal. Neglecting air
resistance, rank the speeds
of the balls at the instant
each hits the ground.
Seorang pekerja pabrik sengaja melepaskan 100 kg peti
yang semula diam di atas sebuah bidang miring yang
licin dengan panjang 3 m dan sudut 370 terhadap
horizontal. Koefisien gesek antara peti dan lantai
horizontal pabrik adalah 0,2.
(a) Seberapa cepat peti bergerak saat ia mencapai
bagian bawah bidang miring?
(b) Berapa jauhkah peti akan kemudian meluncur di
lantai?
Petunjuk : gunakan prinsip hukum kekekalan energi mekanik
dan konsep usaha-energi, percepatan gravitasi g = 10 m/s2.
Latihan Soal
1.Seorang pekerja mendorong kotak yang
beratnya 93 N yang terletak pada bidang
miring. Orang itu mendorong kotak ke arah
mendatar dengan gaya 85 N.
a. Berapakah usaha yang dilakukan orang itu?
b. Berapa usaha yg dilakukan
gaya gravitasi?
c. Jika K =0,20, berapakah
usaha yg dilakukan gaya
gesek tsb?
2. Seorang pemanjat tebing membawa
ransel 7,50 kg. Ia mulai memanjat
tebing dengan kelajuan konstan, dan
30,0 menit kemudian ia berada pada
ketinggian 9,2 m di atas titik awal.
a. Berapakah usaha yang ia lakukan
terhadap ranselnya?
b. Jika berat pemanjat itu 650 N,
berapakah usaha total yang ia
lakukan untuk mengangkat dirinya
sendiri dan ranselnya?
c. Berapakah daya total yang
dikerahkan pemanjat itu?
3. Sebuah benda bergerak lurus dengan
persamaan
2
3
xt   3t  4t  t
dinyatakan dalam satuan SI. Jika massa
benda 2 kg, berapakah
a. Usaha yang dikerjakan oleh gaya pada
benda tersebut selama 4 detik
pertama ?
b. Daya yang dikerjakan pada benda
tersebut pada t = 2 ?
4.Sebuah balok yang bermassa 1 kg
menumbuk pegas horisontal dengan
konstanta pegas 2 N/m. Balok menekan
pegas sejauh 4 m dari posisi normalnya.
Bila dianggap koefisien gesekan kinetik
antara balok dengan permukaan
horizontal adalah 0,25, berapakah laju
balok pada saat mulai menumbuk pegas