Document

Fisika Dasar 1
Pertemuan 11
Usaha dan Energi
Usaha
• Pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari adalah
kerja orang atau mesin, apapun hasilnya, ada atau tidak
ada, tetap dinamakan usaha. Beda dengan dengan
usaha dalam fisika yaitu hasil harus ada, misal hasil
berupa perpindahan atau perubahan energi dll
• Definisi usaha dalam fisika adalah gaya dikali jarak. Bila
gaya menyebabkan benda tidak berpindah maka usaha
dikatakan nol
• Usaha oleh beberapa gaya, yaitu penjumlahan skalar W
= W1 + W2 + …
• Usaha oleh gaya gravitasi tidak tergantung lintasan
tetapi tergantung titik awal dan titik akhir
Gaya dan Perpindahan
• Kadangkala gaya membentuk sudut dengan jarak
perpindahan misal θ, sehingga usaha W adalah,
W = F s cos θ
• Bila sudut θ = 0o atau gaya searah berimpit dengan
perpindahan maka usaha W = F s
• Bila sudut θ = 180o atau gaya berlawanan arah dengan
perpindahan maka usaha W = -Fs, berupa usaha negatif
• Bila gaya tegak lurus dengan perpindahan maka usaha
W akan nol
• Usaha dapat terjadi disebabkan energi, sehingga definisi
energi adalah kemampuan melakukan usaha
• Satuan usaha maupun satuan energi adalah Joule
Energi
• Sifat energi kekal maksudnya energi dapat berubah dari
satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Sehingga
pada titik tertentu keadaan ideal maka jumlah energi
dinyatakan oleh energi mekanik yang terdiri dari energi
potensial dan energi kinetik
• Bila energi potensial berkurang, maka otomatis energi
kinetik bertambah. Begitupula sebaliknya
• Energi potensial adalah energi yang disebabkan
keadaan diam atau kedudukan, sehingga berkurangnya
atau hilangnya dapat berubah menjadi usaha
• Energi kinetik adalah energi yang disebabkan geraknya
Rumus Energi
• Energi kinetik EK
EK = ½ m v2
• Energi potensial EP
EP = mgh
Keterangan :
m = massa benda, kg
g = percepatan gravitasi, m/s2
h = tinggi benda dari permukaan bumi, m
v = kecepatan gerak benda, m/s
• Hubungan usaha dan energi
W = ΔEK = EK2 – EK1
W = - ΔEP = EP1 – EP2
Contoh Energi Potensial
• Pegas.
Pegas yang teregang atau tertekan mempunyai
energi potensial. Untuk kembali ke keadaan
semula energi potensial berubah menjadi usaha.
Hal yang sama pada ketapel atau busur
• Air Terjun
Bila kita di bawah air terjun akan menyaksikan
bahwa sebelum air itu terjun pasti keadaannya
berada pada ketinggian 500 m atau 1000 m
sehingga energi potensial air terjun sekian.
Ketika air terjunnya sampai ke bawah, energi
potensial berubah menjadi energi kinetik
Contoh Energi Kinetik
• Sewaktu melempar bola
Orang melempar bola melakukan usaha. Bola
yang semula diam akan bergerak dan
mempunyai energi kinetik. Besar energi kinetik
itu akan sama dengan besar usaha
• Sewaktu menangkap bola
Orang menangkap bola melakukan usaha yang
besarnya sama dengan besar energi kinetik bola
sebelum berhenti
Fisika Dasar 1
Pertemuan 12
Hukum Kekekalan Energi
Usaha & Energi
• Pada energi kinetik,
W = ΔEK
= EK akhir – EK awal
= EK2 – EK1
Usaha adalah selisih energi kinetik
• Pada energi potensial,
W = - Δ EP
= - ( EP akhir – EP awal )
= EP awal – EP akhir
= EP1 – EP2
Usaha adalah selisih energi potensial
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
• Energi mekanik, EM
• EM = EK + EP = konstan
• Usaha oleh kedua energi tersebut W
W=W
ΔEK = -ΔEP
EK2 – EK1 = EP1 – EP2
EK2 + EP2 = EK1 + EP1
EK1 + EP1 = EK2 + EP2
Yang mana persamaan ini merupakan persamaan
Hukum Kekekalan Energi Mekanik yaitu
EM1 = EM2
Tumbukan dari Momentum-Impuls
• Pada tumbukan lenting sempurna berlaku
hukum kekekalan energi kinetik, yaitu : “Jumlah
energi kinetik sebelum tumbukan sama dengan
jumlah energi kinetik setelah tumbukan”
½ mv12 + ½ mv22 = ½ mv1’ 2 + ½ mv2’ 2
• Persamaan hukum kekekalan energi kinetik di
atas bila digabung dengan persamaan hukum
kekekalan momentum akan diperoleh sebuah
persamaan koefisien-restitusi yang mana
berguna pada tumbukan lenting sebagian dan
tumbukan tidak lenting sama sekali
Gerak Harmonik Sederhana
• Hukum kekekalan energi dijumpai pula pada gerak
harmonik sederhana, sehingga dinamakan Hukum
Kekekalan Energi Gerak Harmonik Sederhana
• EM = EK + EP = konstan
• EP = 2m π2 f2 A2sin2 θ = ½ m ω2 y2
EK = 2m π2 f2 A2 cos2 θ = ½ m ω2 (A2 – y2)
• EM = 2m π2 f2 A2 = ½ m ω2 A2
• Besar energi mekanik dari Gerak Harmonik Sederhana
ini selalu tetap. Yang berubah adalah energi potensial
dan energi kinetik. Bila energi potensial membesar maka
energi kinetik mengecil, begitupula sebaliknya