Energi dan Usaha - Soflynda

ENERGI DAN USAHA
Harlinda Syofyan,S.Si., M.Pd.
Pendidikan Guru Sekolah Dasar
Universitas Esa Unggul
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
1
USAHA
usaha dapat diartikan sebagai segala daya upaya atau kegiatan yang
dilakukan manusia untuk mencapai tujuan tertentu.
Usaha juga dapat diartikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu benda
yang menyebabkan benda berpindah dari kedudukan awalnya.
Satuan usaha dalam SI adalah Joule ( J ).
Usaha sebesar 1 joule dilakukan apabila gaya sebesar 1 newton
memindahkan benda sejauh 1 meter atau1 J = 1 N m
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
2
RUMUS USAHA
• Rumus Usaha
CONTOH SOAL
Sebuah gaya 25 N bekerja pada sebuah benda dan menyebablan benda
berpindah tempat sejauh 4 m. Tentukan besar usaha yang dilakukan oleh gaya
tersebut !
• Penyelesaian :
F = 25 N
s = 4m
W = F s
= 25 N x 4 m
= 100 joule
Jika usaha yang dilakukan memiliki arah ke atas atau ke bawah maka
terdapat pengaruh gaya gravitasi dalam usaha tersebut.
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
4
• Perpaduan dua gaya yang arahnya berlawanan adalah selisih kedua gaya
itu, dengan arah gaya paduan sama dengan arah gaya terbesar.
• Dengan demikian, jika ada dua gaya berlawanan bekerja pada sebuah
benda sehingga benda itu berpindah, maka usaha yang dilakukan kedua
gaya tersebut adalah:
W = FR S
FR = jumlah gaya-gaya yang bekerja pada benda (N)
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
5
CONTOH SOAL
• Sebuah mobil yang sedang diam didorong oleh Fahmi dengan gaya 25 N dan ditarik
oleh Fahrul searah dengan Fahmi dengan gaya 40 N ke kanan, lalu Fajar mendorong
dengan gaya 50 N ke kiri. Perpindahan yang dialami mobil dari posisi semula
adalah 6 m. Tentukan besar usaha total dari ketiganya!
• Penyelesaian :
FFahmi
FFahrul
FFajar
FR
W
= 25 N
= 40 N
= - 50 N
= FFahmi + Ffahrul + FFajar +
= 25 N + 40N + (- 50 N)
= 15 N (Ke arah kanan)
= FR s
= 15 x 6
= 90 Joule
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
6
• Usaha oleh Gaya Konstan
Usaha oleh gaya konstan artinya arah dan nilainya (usaha) konstan atau
tetap.
• Gaya yang konstan dirumuskan sebagai :
W = F s Cosθ
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
7
CONTOH SOAL
Sebuah benda m = 4 kg ditarik dengan gaya 60 N (lihat gambar). Usaha yang
dilakukan gaya tersebut untuk memindahkan benda sejauh 5 m adalah ...
Jawab :
W=Fs
W = 60 cos (60°). 5
W = (60) (1/2 ) (5)
W = 150 joule
DAYA
• Daya adalah kemampuan seseorang atau suatu alat dalam melakukan usaha dalam
•
•
•
selang waktu tertentu.
Alat yang dapat melakukan usaha yang besar dalam waktu yang singkat memiliki
daya yang besar. Sebaliknya daya yang kecil akan memerlukan waktu yang lebih
lama untuk menghasilkan usaha yang sama.
Daya adalah usaha atau perubahan energi tiap satu satuan waktu.
Satuan daya dalam SI adalah Joule per sekon (J/s) atau Watt.
P = W
t
•
P = daya (watt)
W = usaha (J)
t = waktu (s)
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
9
• Karena W = Fs; dan s = vt, maka persamaan dapat diturunkan menjadi :
P =Fv
P
F
v
= daya (watt, W)
= gaya (Newton, N)
= keepatan (m/s)
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
10
CONTOH SOAL
• Sebuah mobil yang mogok didorong oleh beberapa orang dengan gaya sebesar
100 N. Jika mobil tersebut berpindah sejauh 4 meter dalam 20 detik, berapakah
data dari pendorong tersebut?
• Penyelesaian :
Diketahui : F = 100 N; t = 20 s ; s = 4 m
Ditanya : P ?
Jawab : W = Fs = 100 N x 4 m = 400 J
P = W
t
= 400 J/20 s = 20 J/s = 20 watt
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
11
CONTOH SOAL
• Sebuah benda yang ditarik dengan gaya 5 N bergerak dengan kecepatan 2 m/s.
Hitunglah daya benda tersebut.
• Penyelesaian :
Diketahui : F = 5 N; v = 2 m/s
Ditanya : P ?
Jawab : P = F v = (5N) . (2 m /s ) = 10 N m/s = 10 watt
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
12
LATIHAN
• Sebuah benda yang diberi gaya sebesar 6 N selama 5 menit mengalami
perpindahan sejauh 15 m, tentukanlah :
a. usaha yang dilakukan benda
b. daya benda
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
13
ENERGI
• Energi adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha.
• Energi merupakan besaran turunan dengan satuan Joule (J).
• Jadi hanya benda yang memiliki energi yang dapat melakukan usaha.
• Hukum Kekelan Energi “energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi dapat
berubah bentuk”.
• Energi memiliki beragam bentuk diantaranya energi listrik, energi panas, energi bunyi,
energi cahaya, energi kinetik, dan energi potensial.
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
14
1. ENERGI MEKANIK
 Energi mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau kemampuan
untuk bergerak.
 Berdasarkan sebabnya energi mekanik digolongkan menjadi dua jenis, energi
kinetik dan energi potensial.
 Besarnya energi mekanik adalah penjumlahan antara energi kinetik dan energi
potensial.
 Rumusnya :
E m = Ek + EP
Rumus Energi Mekanik:
Em = energi mekanik (J)
Ep = energi potensial (J)
Ek = energi kinetik (J)
Energi Kinetik
 Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya atau
kelajuannya.
 Besarnya energi kinetik bergantung pada massa benda.
EK = ½ mv2
EK = energi kinetik (joule),
m = massa benda (kg), dan
v = kecepatan benda (m/s).
CONTOH SOAL
• Sebuah mobil mainan dengan massa 2 kg melaju dengan kecepatan 6 m/s
Berapakah energi kinetik yang dimiliki mobil itu?
• Penyelesaian :
Diketahui :
m = 2 kg
v = 6 m/s
Ditanya : EK = ?
Jawab : EK = ½ mv2
= ½ . 2 kg . (6 m/s)2
= 36 kg m2/s2
= 36 J
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
17
Energi Potensial
 Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya.
 Energi potensial bergantung pada masa benda, percepatan gravitasi
tempat benda berada, ketinggian (tempat) benda berada.
EP = mgh
EP = energi potensial (joule),
w = berat benda (newton) = mg,
m = massa benda (kg),
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2), dan
h = tinggi benda (m).
Pada saat benda dijatuhkan/posisinya berada pada ketinggian maksimal, meka
energi kinetik benda tersebut sama dengan nol.
EM = EP
Pada saat benda berada di tengah-tengah lintasan vertikal, maka besar energi
potensial benda sama dengan besar energi kinetiknya
EK = EP
 Pada saat benda tepat menyentuh permukaan tanah/sesaat sebelum dilempar, maka
energi potensialnya sama dengan no.
EM = EK
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
19
CONTOH SOAL
Sebuah benda yang memiliki massa 500 gram dijatuhkan dari ketinggian 2 m.
Tentukanlah besar energi potensial dan energi mekanik pada saat benda hendak
dijatuhkan.
Penyelesaian :
Diketahui : m = 500 gram = 0,5 kg
h =2m
g = 10 m/s2
Ditanya : EP dan Ek
Jawab : EP = mgh = 0,5 kg x 10 m/s2 x 2 m
= 10 Joule
EM = EP
Jadi, pada saat benda hendak dihatuhkan, energi potensial = energi mekanik.
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
20
ENERGI KIMIA
• Energi
kimia adalah energi yang dikandung suatu senyawa dalam bentuk
energi ikatan antara atom-atomnya. Besarnya energi bergantung pada jenis
dan jumlah pereaksi serta suhu dan tekanan.
• Contoh : - Penggunaan energi kimia yaitu pada aki motor.
- makanan yang kita makan
- bahan bakar (kayu arang, batu bara, minyak dan gas alam)
•
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
21
ENERGI PANAS
• Energi
panas disebut juga kalor merupakan energi yang dihasilkan oleh
gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat.
• Energi panas dapat berpindah melalui tiga cara, yaitu
a. konduksi,
b. konveksi, dan
c. radiasi.
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
22
ENERGI LISTRIK
• Energi
listrik adalah energi yang disebabkan oleh adanya arus listrik
(muatan listrik yang mengalir).
• Energi listrik sangat dibutuhkan untuk menunjang dan mempermudah segala
aktivitas kehidupan.
• penggunaan untuk penerangan, dan mengoperasikan alat-alat elektronik
dan lat komunikasi.
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
23
ENERGI CAHAYA
• Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh gelombang elektromagnet.
• Energi cahaya alami adalah energi yang berasal dari matahari.
• Energi cahaya adalah energi yang dimiliki oleh gerakan foton dalam bentuk
gelombang elektromagnetik.
• Gelombang cahaya mempunyai frekuensi dan panjang gelombang tertentu,
dengan kecepatan yang sama.
• Makin besar nilai panjang gelombang maka makin kecil frekuensi dan sebaliknya.
• Energi cahaya dihasilkan oleh benda-benda seperti Matahari, lilin, korek api , dan
kompor yang menyala.
• Benda yang menghasilkan energi cahaya sekaligus juga menghasilkan energi
panas.
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
24
PERUBAHAN ENERGI
•
•
•
•
•
Ketika menyetrika pakaian terjadi perubahan energi dari energi lisrtik menjadi energi
panas.
Ketika menjemur pakaian terjadi perubahan energi dari energi cahaya Matahari
menjadi energi panas.
Ketika menyalakan lampu terjadi perubahan energi dari energi lisrtik menjadi energi
cahaya dan panas.
Ketika berlari terjadi perubahan energi kimia dalam makanan menjadi energi kinetik.
Ketika menggerakkan turbin/generator terjadi perubahan energi mekanik menjadi
energi listruk.
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
25
Selamat Belajar
USAHA DAN ENERGI-FD/PGSD-UEU/HARLINDASYOFYAN/P-6
7/23/2017
26