Energi & Usaha

E N E R G I & U S A H A 2012

KKHHUUSSUUSS SSIISSWWAA SSMMPPNN 33 TTAAMMAANN,, DDIISSUUSSUUNN OOLLEEHH DDRRSS.. AAGGUUSS PPUURRNNOOMMOO 1

AA.. PPeennggeerrttiiaann EEnneerrggii

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau aktifitas .

Simbol : E

Satuan : MKS (SI) : Joule (J)

: CGS : Erg

Kesetaraan antara satuan energi Joule dengan Erg :

Macam-macam bentuk energi

Berdasarkan asalnya, energi dapat berupa :

Energi Mekanik, yang terdiri dari Energi Kinetik dan Potensial

Energi Panas ( Kalor )

Energi Bunyi

Energi Kimia

Energi Listrik

Energi Cahaya

Energi Nuklir, dan sebagainya

Sumber-sumber energi, antara lain :

Energi matahari

1 Joule = 107 Erg

1 Erg = 10-7 J

E N E R G I & U S A H A 2012


Energi Angin

Energi Air

Energi Panas Bumi

Energi Pasang Surut

Energi Biogas

Energi Nuklir

BB.. HHuukkuumm KKeekkeekkaallaann EEnneerrggii

Bunyinya :

“ Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang

lain.”

Jadi energi bersifat kekal. Manusia hanya dapat menciptakan alat yang dapat berubah bentuk energi yang satu ke

bentuk energi yang lainnya, yang disebut konversi energi.

Misalnya :

Setrika Listrik : energi listrik menjadi energi panas

Lampu : energi listrik menjadi energi cahaya

Mobil : energi kimia menjadi energi mekanik

Lampu senter : energi kimia menjadi energi cahaya

Radio : energi listrik/kimia menjadi energi bunyi, dsb.

CC.. EEnneerrggii MMeekkaanniikk Energi Mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh benda.

Simbol : EM

Satuan : Joule

Persamaan : EM = EK + EP

EEnneerrggii KKiinneettiikk

Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda akibat geraknya.

Mis : Mobil yang sedang melaju

Kuda sedang berlari, dsb.

m

E N E R G I & U S A H A 2012


V (mempunyai Energi Kinetik)

Simbol : EK

Satuan : J

Persamaan :

2.2

1VmEK

Keterangan :

m = massa benda (kg)

V = kecepatan gerak benda (m/s)

EK = energi kinetik benda (J)

Sebuah mobil kijang Innova yang massanya 2 ton, melaju di jalan tol dengan kecepatan tetap 90 km/jam. Tentukan

besar energi kinetik yang dimiliki oleh mobil tersebut!

Diket : m = 2 ton = 2.000 kg

V = 90 km/jam = 25 m/s

Ditanya : EK

Jawab :

1. Sebuah benda yang massanya 4 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Berapakah besar energi kinetik benda

tersebut?

2. Seekor siput bermassa 20 gram merambat dengan kelajuan tetap 5 cm/s. Berapa energi kinetik siput itu?

(nyatakan dalam Erg dan mJ)

3. Sebuah benda yang bergerak dengan kelajuan tetap 36 km/jam mempunyai energi kinetik sebesar 2,5 kJ.

Tentukan besar massa benda tersebut!

4. Berapakah besar kecepatan yang harus dimiliki oleh suatu benda bermassa 20 gram, agar energi kinetiknya

16.000 Erg?

5. Sebuah mobil yang massanya 1,8 ton melaju di jalan raya dengan kecepatan rata-rata 108 km/jam. Berapakah

energi kinetik mobil tersebut?

6. Sebuah sepeda melaju di jalan raya dengan energi kinetik 750 Joule. Jika massa sepeda berikut pengendaranya

60 kg, tentukan kelajuan sepeda tersebut!

EEnneerrggii PPootteennssiiaall

CCoonnttoohh SSooaall

LLAATTIIHHAANN SSOOAALL

E N E R G I & U S A H A 2012


Energi Potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda akibat kedudukannya atau ketinggiannya dari permukaan

bumi.

Mis : Buah mangga sedang jatuh

Mobil yang sedang menuruni bukit, dsb.

h

Simbol : EP

Satuan : J

Persamaan :

hgmEP ..

Keterangan :


h =ketinggian benda dari permukaan bumi (m)

EP = energi potensial benda (J)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

g = 9,8 m/s2 10 m/s

2

1. Suatu benga yang massanya 2,5 kg berada pada ketinggian 20 meter. Tentukan besar energi potensialnya!

2. Energi potensial gravitasi sebuah benda yang terletak pada ketinggian 15 meter di atas tanah sebesar 1.050

Joule. Berapakah massa benda tersebut?

3. Ubay bermassa 30 kg memanjat pohon yang tingginya 10 meter, sedangkan Udin yang bermassa 15 kg berada

digedung yang tingginya 8 meter. Berapakah perbandingan energi potensial Ubay dengan Udin?

4. Energi potensial gravitasi benda yang bermassa 25 gram sebesar 25.000 Erg. Tentukan ketinggian benda tersebut

dari permukaan tanah!

m


E N E R G I & U S A H A 2012


EM = EK + EP

5. Sebuah kelereng yang massanya 50 gram dilempar vertikal ke atas dengan energi mekanik sebesar 2 Joule.

Berapakah ketinggian maksimum yang dapat dicapai oleh kelereng tersebut?

EEnneerrggii MMeekkaanniikk Energi Mekanik adalah jumlah energi yang dimiliki oleh benda akibat kecepatan gerakannya maupun

kedudukannya.

Mis : Bola yang melayang di udara karena ditendang

Mobil sedang menuruni bukit, dsb.

Simbol : EM

Satuan : J

Persamaan :

EM = ½. m. V2 + m.g. h

Keterangan :


h =ketinggian benda dari permukaan bumi (m)

V = kecepatan gerak benda (m/s)

EP = energi potensial benda (J)

EK = energi kinetik benda (J)

EM = energi mekanik benda (J)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

g = 9,8 m/s2 10 m/s

2


E N E R G I & U S A H A 2012


1. Sebuah bola yang massanya 2 kg dilemparkan vertikal ke atas. Ketika mencapai ketinggian 5 meter dari

permukaan tanah, kecepatannya 4 m/s. Tentukan besar energi mekanik benda tersebut!

2. Sebongkah batu yang massanya 3 kg dilemparkan vertikal ke atas. Ketika mencapai ketinggian 15 meter dari

permukaan tanah, kecepatannya 20 m/s. Tentukan besar energi mekanik benda tersebut!

3. Sebuah benda energi mekaniknya 2.500 Joule. Ketika dilempar ke atas, pada ketinggian tertentu, energi

potensialnya 2.000 Joule. Bila massa benda 10 kg, tentukan :

a. Energi kinetik benda pada ketinggian tersebut

b. Kecepatan gerak benda pada ketinggian tersebut

4. Dari keadaan diam, sebuah balok meluncur pada bidang miring licin seperti ditunjukkan pada gambar di bawah

ini. Jika massa balok 2 kg dan g = 10 m/s2, berapakah besarnya :

A a. Energi potensial di titik A, B, dan C?

b. Energi kinetik di titik A, B, dan C?

2 m B

1 m C

5. Sebuah bola massanya 0,25 kg diikat dengan benang

kemudian ditarik kesamping, seperti gambar. Bila panjang

benang 50 cm, dan g = 10 m/s2, tentukan :

a. Energi potensial dan kinetik bola di titik A.

b. Energi potensial dan kinetik bola di titik A.

c. Energi mekanik benda

PPeennggeerrttiiaann UUssaahhaa Usaha adalah hasil perkalian antara besarnya gaya yang bekeraja pada benda dengan jarak perpindahan

yang searah dengan gaya tersebut.

Simbol : W

Satuan : MKS (SI) : Joule (J)

: CGS : Erg

E N E R G I & U S A H A 2012


1 Joule = 107 Erg

1 Erg = 10-7

J

F F

s

Persamaan :

W = F. s Usaha oleh satu gaya

W = F. s Usaha oleh beberapa gaya

Keterangan :

s = jarak perpindahan benda (m)

F = gaya yang bekerja pada benda (N)

F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)

W = usaha yang dilakukan gaya (J)

1. Seorang anak mendorong meja dengan gaya 50 Newton, sehingga meja bergeser sejauh 4 meter. Berapa besar

usaha yang telah dilakukan oleh anak tersebut?

2. Untuk memindahkan sebuah benda sejauh 15 cm, ternyata memerlukan usaha 750 Erg. Tentukan besar gaya yang

diperlukan untuk keperluan tersebut!

3. Dua orang anak mendorong meja. Anak pertama mendorong ke arah timur dengan gaya 100 N, sedangkan anak

kedua mendorong ke arah barat dengan gaya 60 N. Bila meja berpindah sejauh 8 meter, berapakah besar usaha

yang dialami oleh meja itu?

4. Perhatikan gambar di bawah!

15 N 25 N

40 N 60 N

Bila benda bergeser sejauh 6 meter, berapakah besar usaha yang dialami benda tersebut?

5. Sebuah benda dipengaruhi oleh dua gaya, F1 = 20 N ke kanan dan F2 = 5 N ke kiri. Ternyata benda berpindah sejauh

4 meter ke kanan. Tentukan :

a. Usaha oleh masing-masing gaya

b. Usaha total yang dialami oleh benda


E N E R G I & U S A H A 2012


DDaayyaa ((PPoowweerr))

Daya adalah besarnya usaha setiap satuan waktu.

Simbol : P

Satuan : Watt (W) SI

: kW

: HP = PK = Daya Kuda = 746 Watt

Persamaan :

t

WP Watt

sekon

Joule Joule = Watt.sekon

vFPt

sFP .

.

Keterangan :

W = usaha yang dilakukan (J)

t = waktu yang diperlukan (s)

P = daya (W)

F = gaya yang bekerja (N)

v = kecepatan gerak benda (m/s)

1. Sebuah pesawat mampu melakukan usaha 18 kJ dalam waktu 5 menit. Tentukan daya pesawat tersebut!

2. Berapa energi yang dihasilkan oleh suatu mesin yang berdaya 250 Watt selama 2 jam?

3. Lengkapilah tabel berikut ini :

Gaya

(N)

Perpindahan

(m)

Usaha

(J)

Waktu

(s)

Daya

(Watt)

3 1 2

40 2 100

6 720 50

10 400 500

4. Spiderman memiliki massa 66 kg mampu memanjat dinding yang tingginya 40 meter dalam waktu 3 sekon. (g =

10 m/s2). Berapakah daya spiderman tersebut?


E N E R G I & U S A H A 2012


5. Berapa energi yang diserap oleh sebuah mesin AC yang berdaya 2 PK selama 5 jam?

6. Sebuah mesin perahu motor memiliki daya 4 kW dan gaya dorong 450 N bergerak dengan kelajuan tetap.

Berapakah jarak yang ditempuh perahu motor tersebut selama 16 sekon?

7. Mesin sepeda sebuah motor memilki gaya dorong 400 N dan bergerak dengan kelajuan 72 km/jam. Berapakah

daya mesin sepeda motor itu?

PPeessaawwaatt SSeeddeerrhhaannaa

Pesawat sederhana adalah alat yang digunakan untuk memudahkan melakukan usaha, tetapi tidak ikut

memperbesar nilai usaha.

Mis : gunting, pacul, catut, katrol, bidang miring, dsb.

Pengungkit (Tuas)

Batu besar Pengungkit

Cara kerja Pengungkit :

L

LB O LK

F

WB

Karena tuas bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan, maka berlaku :

WB . LB = F . LK

mb . LB = mK . LK e =

B

KB

L

L

F

W

Keterangan :

WB = berat beban (N)

F = gaya kuasa (N)

mb = massa beban (kg)

mK = massa kuasa (kg)

L = panjang tuas (m)

O = titik tumpuh

LB = lengan beban (m)

E N E R G I & U S A H A 2012


LK = lengan kuasa (m)

E = keuntungan mekanik

1. Sebuah tuas digunakan untuk mengangkat benda yang beratnya 100 N. Bila benda ditempatkan 0,5 m dari

titik tumpuh dan gaya kuasanya berjarak 2,5 m dari titik tumpuh. Tentukan besar gaya minimal yang

diperlukannya dan keuntungan mekaniknya!

2. Sebuah pengingkit digunakan untuk memindahkan sebongkah batu yang beratnya 1.500 N. Bila batu

ditempatkan 10 cm dari titik tumpuh dan gaya kuasanya berjarak 1,0 m dari titik tumpuh. Tentukan besar

gaya minimal yang diperlukannya dan keuntungan mekaniknya!

3. Benda yang beratnya 500 N hendak diangkat dengan menggunakan tuas yang panjangnya 5 meter. Bila

kuasa yang dapat diberikan hanya sebesar 125 N, tentukan letak titik tumpuhnya!

4.

25 cm 60 cm

300 kg x kg

Tentukan nilai x!


E N E R G I & U S A H A 2012


KKaattrrooll Katrol adalah pesawat sederhana yang berupa lingkaran dan dapat berputar pada porosnya.

Cara menggunakan katrol :

Katrol Tunggal Tetap

F = W Tidak mempunyai keuntungan mekanik, hanya

keuntungan arah saja.

F e = 1

Katrol Tunggal Bergerak

Keuntungan mekaniknya sebesar 2 kali

F = ½. W

F e = 2

Katrol Majemuk

Terdiri dari lebih 2 katrol dalam satu sistem.

W

W

E N E R G I & U S A H A 2012


Keuntungan mekaniknya dapat diperoleh dengan rumus :

n = jumlah tali sejajar yang dapat ditarik dari sistem

katrol majemuk

BBiiddaanngg MMiirriinngg

S

m h

W

Berlaku :

S

hWF .

S

hgmF ..

h

S

F

We

Keterangan :

h = tinggi bidang miring (m)

S = panjang bidang miring (m)

W = berat beban (N)

F = gaya kuasa yang diperlukan (N)

m = massa beban (kg)

e = keuntungan mekanik

g = percepatan gravitasi bumi ( g= 10 m/s2 )


e = n -1

E N E R G I & U S A H A 2012


1. Sebuah benda yang massanya 200 kg hendak dinaikkan ke bak truk setinggi 1,5 meter menggunakan papan

yang panjangnya 5 meter. Tentukan gaya kuasa yang diperlukan serta keuntungan mekanisnya!

2. Untuk menaikkan benda setinggi 3 m menggunakan bidang miring yang panjangnya 12 m. Bila gaya kuasa

yang diperlukan 250 N, berapakah berat benda tersebut?

3. Benda yang massanya 40 kg dinaikkan setinggi 2 meter menggunakan bidang miring. Ternyata gaya kuasa

yang diperlukan sebesar 200 N. berapakah panjang bidang miring yang digunakan?

4. Sebuah drum oli yang massanya 600 kg hendak dinaikkan ke bak truk setinggi 1,0 meter menggunakan

papan yang panjangnya 3 meter. Tentukan gaya kuasa yang diperlukan serta keuntungan mekanisnya!

5. Jika perbandingan antara panjang lintasan dengan ketinggian pada suatu bidang miring sebesar 8 : 3,

tentukan perbandingan antara gaya yang diperlukan untuk menaikkan benda dengan berat benda tersebut?

DDrrss.. AAgguuss PPuurrnnoommoo

NNIIPP.. 113322 114466 444455

MMaatteerrii FFiissiikkaa iinnii ssaayyaa ddeeddiikkaassiikkaann uunnttuukk kkeedduuaa ppuuttrraa tteerrcciinnttaa ::

HHAABBIIBB MMUUSSAA IISSLLAAMMYY AAFFGGHHAANNIIEE

RRIIFFAA’’AATTUUSS SSHHOOLLIICCHHAAHH AAUULLIIAA KKHHOOIIRRUUNNNNIISSSSAA NNAAJJWWAA PPAALLEESSTTIINNEE

Energi & Usaha

Education