Usaha Energi dan Momentum

TOPIK 3
Usaha, Energi dan Momentum.
a. Usaha.
Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya yang bekerja pada suatu benda adalah
sama dengan hasil perkalian dari gaya dan jarak yang dilaluinya, dimana gaya dan jarak
tersebut dalam arah yng sama.
w = F.s
dimana : w = usaha (joule)
F = gaya (Newton)
s = jarak (m)
Dalam hal ini usaha adalah meupakan besaran scalar. Jika gaya F dan jarak s dipisahkan
dengan sudut θ, maka w = F.s cos θ. Jika cos θ = 1 maka : w = F.s (F paralel dengan s)
jika F tegak lurus s, θ =90˚ dan cos 90˚ = 0, maka tak ada usaha yang dilakukan. (Beiser,
1993).
Menurut SI, satuan untuk usaha (w) adalah joule (J) dimana : 1 joule = 1 Nm.
Besarnya usaha (w) persatuan waktu disebut daya (P) : jika dirumuskan menjadi :
P = w/t
dimana : satuan untuk daya (P) adalah watt.
1 watt (W) = 1 joule/detik
1 kilo watt (Kw) = 1000 watt
1 kilo watt – hour (kwh) = 3,6 x 10 joule
b. Energi.
Energi adalah sesuatu yang harus dipunyai benda dalam melakukan usaha. Energi
tidak dapat dicapai dan tidak dapat dimusnahkan. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum
Kekekalan Energi.
Satuan untuk energi adalah joule. Ada beberapa macam energi, yaitu energi
potensial, energi kinetik, dan energi diam.
1). Energi Potensial (EP)
Energi suatu benda berdasarkan posisinya dinamakan energi potensial. Energi
potensial gravitasional suatu benda dengan massa m yang berda pada ketinggian h diatas
tingkat acuan dirumuskan sebagai berikut :
Energi potensial gravitasional : EP = mgh
dimana : g = percepatan gravitasi
Persamaan diatas dapat ditulis pula sebagai berikut : EP = w x h.
2). Energi Kinetik (EK)
energi benda berdasarkan gerak diseut energi kinetik. Jika massa benda adalah m
dan kecepatannya v maka : EK = ½ mv².
3). Enegi Diam
energi diam dari suatu benda adalah enrgi yang dipunyai berdasarkan massa
benda itu sendiri. Maka massa dapat dipandang sebagai suatu bentuk energi. Jika massa
suatu benda adalah mo bila dalam keadaan diam maka :
Eergi diam : Eo = moo². Disini o adalah kecepatan cahaya yang besarnya : o = 3 x 10
m/detik. Sedangkan mo = massa diam (Beiser, 1985).
4). Hukum Kekekalan Energi.
Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan. Energi dapat ditransformasikan dari bentuk yang satu kebentuk yang lain.
c. Momentum.
Momentum suatu benda dengan massa m dan kecepatan v adalah :
Momentum = m x v
dimana : satuan Momentum adalah kg m/detik.
Arah momentum suatu benda sama dengan arah geraknya.
Suatu gaya F yang bekerja pada suatu benda selama selang waktu t memberikan
infuls Ft kepada benda tersebut.
Infuls : Ft = gaya x selng waktu. Satuan Infuls adalah N detik.
Bila suatu gaya bekerja pasda suatu benda untuk menghasilkan perubahan momentum,
perubahan momentum m (v – v ) harganya sama dengan infuls yang diberikan benda.
Jadi Ft = m (v – v). untuk momentum berlaku pula hukum kekekalan.