Menguasai Hukum Kekekalan Energi

Indikator

Hukum kekekalan energi mekanik pada gerak benda di bawah medan gaya konservatif dirumuskan secara matematis.

Penerapan konservasi energi diuraikan secara kuantitatif dan kualitatif.

Sebelumnya sudah dikemukakan bahwa energi di alam ini tidak dapat dimusnahkan dan tidak dapat diciptakan.

Akan tetapi, energi hanya berubah bentuk.

Jika gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda bersifat konservatif maka total usaha yang dilakukan sampai kembali kekedudukan semula (satu siklus) adalah nol, atau energi yang dimiliki benda tetap.

Sebuah benda massanya m bergerak vertikal ke atas, pada ketinggian benda h1 kecepatannya v1, setelah ketinggian benda mencapai h2 kecepatannya v2.

Jika gaya gesekan benda dengan udara diabaikan, akan memenuhi hukum kekekalan energi mekanik.

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.

Sebuah benda meluncur tanpa gesekan pada lintasan seperti pada Gambar. Benda tersebut dilepas pada ketinggian h=4R, dengan R=1 m. Berapa kecepatannya pada titik A?

Diketahui: hB = 4R,hA = 2R = 2

Ditanya:

Jawab:

VA = …?

Jika R=1 maka hB = 4

mA = mA = mVB = 0 g = 10 m/s2

Indikator

usaha, energi dan daya dihitung ke dalam persamaan matematis.

Usaha, energi dan daya disintisis ke dalam persamaan matematis.

Dua orang anak A dan B dapat memindahkan meja sejauh 5 m. akan tetapi dalam memindahkan meja itu si A dapat melakukannya lebih cepat daripada si B.

Dapat dikatakan bahwa daya si A lebih besar daripada daya si B.

Jadi, daya adalah kecepatan melakukan usaha atau daya per satuan waktu.

Dinyatakan dengan persamaan :

dengan,

P = daya (J/s = watt)t = waktu (s)

W = usaha (J)

Satuan lain daya yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah

hp = Horse power; DK = daya kuda; PK = Paarden Krachtdengan1 hp = 1 DK = 1 PK = 746 watt

Dari rumusan daya, dapat disimpulkan bahwa daya, jika dikalikan satuan waktu, s, menghasilkan satuan watt.s atau J yang merupakan satuan energi . Dari sini muncul satuan energi yang dikaitkan dengan pemakaian energi listrik sehari-hari yaitu kwh.

1 kwh (kilo watt hour= kilo watt jam) dengan demikian adalah sama dengan 103x 3600 watt s = 3,6 . 106 J

Sebuah mesin menghasilkan daya 2.000 watt, berapakah kerja yang dihasilkan oleh mesin itu selama 1 jam?

Diketahu:

Ditanya : W = …?

Jawab : W = p . t

t = 1 jam = 3.600 sP = 2.000 watt

W = 2000 w . 3600 sW = 7.200.000 w.s

W = 7.200.000 Joule