Energi dan Usaha

Mengapa mobil jeep ini sanggup menarik benda yang sangat berat????
Semua kegiatan yang ditunjukan gambar adalah USAHA.
Apa itu Usaha???
A. Pengertian Usaha
Usaha didefinisikan sebagai hasil
perkalian antara perpindahan titik
tangkapnya dengan komponen
gaya pada arah perpindahan.
F sin 
Keterangan :
F = gaya (N)
s = perpindahan yang dilakukan (m)
 = sudut yang dibentuk oleh gaya dan
perpindahan.(0)
Satuan SI dari kerja: newton.meter =
joule (J)
F
F cos 
s
Besarnya usaha
W = (F cos ) . s
Contoh dari konsep usaha
W = (F cos ) . s
Diketahui:
F = 22 N
θ = 60o
s= 3m
Ditanya:
W = …?
Jawab:
W=
F s cos θ
= 22 N . 3 m . Cos 60o
= 66 . 0,5 N.m
W = 33 N.m
= 33 Joule
Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk
melakukan usaha. Suatu benda dikatakan
memiliki energi jika benda tersebut dapat
melakukan usaha.
Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki
benda karena gerakannya.
Energi kinetik suatu benda besarnya berbanding
lurus dengan massa benda dan kuadrat
kecepatannya. Secara matematika ditulis sebagai
berikut:
1
Ek  .m.v 2
2
dengan,
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
Ek = Energi kinetik (joule)
Berdasarkan Hukum II Newton, diketahui bahwa
percepatan berbanding lurus dengan gaya dan
berbanding terbalik dengan massa.
Maka usaha yang dilakukan pada benda adalah
W = F . s
jika
F= m.a
maka
dengan,
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
m = massa benda (kg)
a = percepatan benda (m/s2)
W = m . a . S
Jika gaya F bekerja pada benda, benda tersebut
akan bergerak berubah beraturan (GLBB), sehingga
berlaku
atau
dengan,
V0 = kecepatan awal benda (m/s)
Vt = kecepatan akhir benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan (m)
Sehingga persamaan usaha pada benda menjadi
Dengan demikian, didapat hubungan usaha dan energi
kinetik, yaitu
2. Energi Potensial
a. Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang
dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh tempat
kedudukannya (ketinggian).
h
dengan,
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = tinggi benda (m)
Ep = energi potensial gravitasi (Joule)
b. Energi Potensial Pegas
Energi potensial yang dimiliki pegas atau benda elastis
besarnya berbanding lurus dengan konstanta pegas k dan
kuadrat simpangannya.
Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan
berikut
dengan,
k = konstanta pegas (N/m)
Δx = simpangan (m)
Ep = energi potensial pegas (Joule)
Hukum Kekekalan Energi
HUKUM KEKEKALAN ENERGI : ” Energi tidak dapat
diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi
hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”.
Usaha yang dilakukan pada benda sama dengan
negatif perubahan energi potensial
Usaha yang dilakukan pada benda sama dengan
perubahan energi kinetik
Dari kedua persamaan di atas, diperoleh:
atau dapat ditulis sebagai berikut:
Jumlah energi potensial dengan energi kinetik
disebut energi mekanik (Em). Oleh karena itu,
persamaan di atas dinamakan hukum kekekalan
energi mekanik (Em)
Dari rumus tersebut didapat bahwa jumlah
energi kinetik dan energi potensial suatu benda
bernilai tetap jika gaya-gaya yang bekerja pada
benda bersifat konservatif.