USAHA DAN ENERGI W = = F. s

USAHA DAN ENERGI
I.
USAHA
Usaha alias Kerja yang dilambangkan dengan huruf W (Work-bahasa inggris),
digambarkan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh Gaya (F) ketika Gaya bekerja pada
benda hingga benda bergerak dalam jarak tertentu. Hal yang paling sederhana adalah
apabila Gaya (F) bernilai konstan (baik besar maupun arahnya) dan benda yang dikenai
Gaya bergerak pada lintasan lurus dan searah dengan arah Gaya tersebut.
F
F
s
Posisi
awal
Posisi
akhir
Secara matematis dirumuskan :
W = = F. s
Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada
gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan
sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan
perpindahan. Komponen gaya yang searah dengan perpindahan adalah F cos θ.
θ
F cos θ
Posisi
awal
s
Posisi
akhir
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :
W = (F cos θ). s = F. s. cosθ
INGATTT!!
Usaha hanya memiliki besar dan tidak mempunyai arah karena termasuk
besaran skalar.
Satuan Usaha dalam Sistem Internasional (SI) adalah newton-meter.
newton
Satuan newton-m
meter
eter juga biasa disebut Joule ( 1 Joule = 1 N.m).
Dalam sistem CGS,satuan usaha disebut erg. 1 erg = 1 dyne.cm.
Dalam sistem British, usaha diukur dalam foot
foot-pound (kaki--pon). 1 Joule =
107 erg = 0,7376 ft.lb.
KEEP SMILE.........................
SMILE
II.
ENERGI
Segala sesuatu yang kita lakukan dalam kehidupan sehari-hari
hari membutuhkan
energi. Untuk bertahan hidup kita membutuhkan energi yang diperoleh dari
makanan. Setiap kendaraan membutuhkan energi untuk bergerak dan energi
itu diperoleh dari bahan bakar. Hewan juga membutuhkan energi untuk
un
hidup, sebagaimana manusia dan tumbuhan.
Secara sederhana, energi merupakan kemampuan melakukan usaha. Definisi
yang sederhana ini sebenarnya kurang tepat atau kurang valid untuk
beberapa jenis energi (misalnya energi panas atau energi cahaya tidak dapat
dap
melakukan kerja). Definisi tersebut hanya bersifat umum. Secara umum, tanpa
energi kita tidak dapat melakukan kerja.
Usaha dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda lain.
Contoh: jika kita mendorong sepeda motor yang mogok, usaha alias kerja
yang kita lakukan menggerakan sepeda motor tersebut. Pada saat yang sama,
energi kimia dalam tubuh kita menjadi berkurang, karena sebagian energi
kimia dalam tubuh berubah menjadi energi kinetik sepeda motor.
a. Hukum Kekekalan Energi
“ Pada suatu sistem yang terisolasi, yaitu suatu sistem dimana gaya – gaya
yang bekerja hanyalah gaya – gaya yang berhubungan dengn energi potensial
energi mekanik sistem adalah konstan “
EM = EK + EP
Σ total energi pada sistem dan lingkungan bersifat kekal alias tetap.
Energi tidak pernah hilang, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari satu
bentuk energi menjadi bentuk energi lain.
b. Macam – Macam Energy Dalam Kehidupan Sehari – Hari
Energi Potensial
energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya.
Energi ini merupakan energi yang masih tersimpan atau tersembunyi pada
benda , tetapi jika diberi kesempatan energi ini dapat dimanfaatkan menjadi
usaha.
Beberapa jenis energi potensial mislnya:
- Energi potensial gravitasi
Adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukan atau ketinggiannya
dari benda lain . Energi potensial di permukaan bumi ( medan gravitasi
homogen ) di nyatakan oleh :
EP = mgh
EP = energi potensial gravitasi ( J )
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian terhadap acuan ( m)
m = massa benda(kg )
- Energi potensial listrik
- Energi potensial nuklir
Energi Kinetik : Adalah energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau
kecepatannya.
Energi kinetik dinyatakan oleh :
EK =
1
mv 2
2
EK= energi kinetik (J)
M= massa benda (kg)
V= kecepatan benda ( m/s)
Energi Mekanik
Energi Kimia
Energi Listrik
Energi Panas
Energi Cahaya
III. USAHA OLEH PERUBAHAN ENERGI KINETIK
Jika suatu benda menempuh lintasan lurus mendatar maka energy potensial
benda tersebut tetap. Jika kemudian pada benda tersebut diberi gaya konstan
F segaris dengan perpindahannya , maka usaha yang dilakukan oleh gaya
konstan F sama dengan perubahan energy kinetic (∆EK) yang dialami benda
itu. Perubahan energy kinetic adalah selisih antara energy kinetic akhir ( ‫ܭܧ‬ଶ )
dan energy kineyik awal (‫ܭܧ‬ଵ ). Atau dengan kata lain : usaha yang dilakukan
oleh gaya resultan yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan
energy kinetic yang dialami benda itu, yaitu energy kinetic akhir dikurangi
energy kinetic awal. Pernyataan diatas dikenal dengan sebutan teorema
usaha-energi kinetic.
m
m
Δx
Gambar 2
ࢃ = ࡲ ࢤ࢞ = ࢤࡱࡷ = ࡱࡷ૛ − ࡱࡷ ૚
ࢃ = ࡲ ࢤ࢞ =
IV.
૚ ૛ ૛
‫ܞ( ܕ‬૛ − ‫ܞ‬૚૛ )
૛
USAHA OLEH PERUBAHAN ENERGI MEKANIK
Usaha oleh perubahan eneri mekanik
( EM ) adalah jumlah energy
potensial dan energy kinetik. Pada kasus umum usaha yang dilakukan pada benda
menyebabkan terjadinya perubahan energy mekanik. Misalkan pada suatu benda
bermassa m yang berada pada kedudukan 1 dilakukan usaha W sehingga benda
tersebut berpindah pada kedudukan 2 ( gambar 1 ) , maka usaha yang dilakukan
sama dengan perubahan energy mekanik (∆EM) yang dialami benda itu.
EM = EP + EK = konstan
h2
h1
Gambar 1
Don’t forget . . .
ܹ = ‫ܯܧ = ܯܧ߂ = ݔ߂ ܨ‬ଶ − ‫ ܯܧ‬ଵ
= (‫ܲܧ‬ଶ + ‫ܭܧ‬ଶ ) − (‫ܲܧ‬ଵ + ‫ܭܧ‬ଵ )
ܹ = ‫ݔ߂ ܨ‬
ଵ
ଵ
= ቀ݉݃ℎଶ + ଶ ݉‫ݒ‬ଶ ଶ ቁ − (݉݃ℎଵ + ଶ ݉‫ݒ‬ଵ ଶ
ଵ
ଵ
ܹ = ‫݃݉( = ߂ ܨ‬ℎଶ − ݉݃ℎଵ ) + (ଶ ݉‫ݒ‬ଶ ଶ − ଶ ݉‫ݒ‬ଵ ଶ )
***Good Luck ***