Usaha dan Energi

USAHA DAN ENERGI

Tugas Remedial Fisika

Nama : Rizka Amalia Hutami

Kelas : XI MIA 5

Ditinjau dari sistem besaran, usaha merupakanbesaran skalar, mempunyai satuan newton meter (Nm)yang disebut dengan joule (J). Sama dengan energi yangjuga merupakan besaran skalar dan mempunyai satuanjoule (J).

Gaya dapat Melakukan Usaha ( W )

A. Usaha

merupakan transfer energi melalui gaya konstan,sehingga benda berpindah.

Bila suatu gaya F bekerja pada suatu benda, sehinggabenda itu berpindah sejauh s, maka gaya F melakukanusaha sebesar W, yang dapat dituliskan:

F

sf(gaya gesek)

W = F . s

Nm

Nm

Bila gaya yang bekerja pada suatu benda membentuksudut Ѳ dengan bidang horizontal, maka persamaannyamenjadi:

F . cos Ѳ = Fx

sf(gaya gesek)

W = F . s . cos Ѳ

N mNm

F . sin Ѳ = Fy F

Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya konstandidefinisikan sebagai hasil kali antara gaya danperpindahannya. Besar W tergantung oleh F, s, dan Ѳ.

1) Usaha oleh Gaya yang Tegak Lurus dengan Perpindahan

(balok diangkat)

Arah gaya ( F ) tegak lurusdengan arah perpindahan ( s )atau Ѳ = 90°, sehingga

cos Ѳ = cos 90° = 0 (nol)

Jadi,

F

F

s

W = F . s . cos Ѳ

W = F . s . 0 = 0 (nol)

Selama arah gaya gerak tegak lurus terhadap arah perpindahan, besar usaha = nol

F

f(gaya gesek)

2) Usaha oleh Gaya yang Berlawanan Arah dengan Perpindahan

Pada benda bekerja gaya F dangaya gesek f. (berlawanan arah)

Wtotal = Fs – fs = (F – f) s

Wtotal = Fs – fs = (F . cos Ѳ – f) s

Arah gaya gesek f bertanda positif (+), usaha akan bertanda positif (+).

Besar usaha total pada benda yang gaya F membentuk sudut Ѳterhadap bidang horizontal.

Bidang Kasar

Jika perubahan gaya teratur maka usaha yangdilakukan dapat dihitung ditentunkan oleh grafik F (N)terhadap s (m).

F

s

W = luas daerah terarsir

A. Energi

adalah sesuatu yang dibutuhkan oleh benda untukmelakukan usaha.

Lima bentuk utama energi adalah: energi mekanik,energi kalor, energi kimia, energi elektromagnetik (listrik,magnet, dan cahaya), dan energi nuklir.

Peristiwa perubahan bentuk energi disebut konversienergi, sedangkan alat pelaku konversi energi disebutkonverter energi.

1) Energi Kinetik

adalah energi yang dimiliki benda karenageraknya (kecepatannya). Energi kinetik dipengaruhioleh massa ( m ) dan kecepatan ( v ).

Karena dipengaruhi oleh massa dan kecepatan, maka,makin besar massa dan kecepatan benda, makin besarjuga energi kinetiknya.

F

s

vV0 = 0

Posisi Awal Posisi Akhir

W = ?

W oleh F konstan pada benda

W = F . s diubah menjadi Energi Kinetik

EK = F . s

EK = m . a . s EK = m . v/t . ½vt

mencari a

v = v0 + at

v = 0 + at

a = v/t

mencari s

s = v0 t+ ½ at2

s = 0 + ½ (at)t

s = ½vt

EK = ½ . m . v2

Teorema Usaha-Energi

F

s

v2

Posisi Awal Posisi Akhir

v1

F . s = EK2 – EK1

W= ½mv22 - ½mv1

2

Wres = ∆EK = EKakhir - EKawal

Gaya Konservatif

a) Usaha oleh Gaya Berat

b) Usaha oleh Gaya Gravitasi Newton

m

r

r1

r2

∆r

Wgrav = GMm (1/r2 –1/r1)

c) Usaha oleh Gaya Pegas

1. Gaya konservatif adalahmenempuh suatu lintasantertutup.

2. Gaya gesekan adalah gayatak konservatif.

Gaya Konservatif dan Tak Konservatif

medan gaya konservatif =

usaha yang dilakukan olehgaya-gaya konservatif yang tidakbergantung pada lintasanbendanya, tetapi bergantung padaposisi benda (awal dan akhir).

Usaha oleh Gaya Gesekan

h

A

Bf

WABA = WAB + WBA

= -f . s – f . S= - 2 f . s

≠ 0 (tidak sama nol)

gaya gesek bukanmerupakan gayakonservatif.

Gaya Tak Konservatif

Hubungan Usaha dengan Gaya Konservatif

Usaha luar (Wluar) menghasilkan perubahanenergi potensial.

Wk adalah usaha oleh gaya-gaya konservatif.

2) Energi Potensial

adalah energi diam (benda yang diam),disebabkan ketinggian ( h ) dan dipengaruhi massa( m ).

Berbagai rumus energi potensial :

b. Energi Potensial Gravitasi Newton

b. Energi Potensial Gravitasi Newton

a. Energi Potensial Gravitasi Konstan

3) Energi Mekanikadalah jumlah EP dan EK yang dimiliki suatu

benda, disebut juga energi total.

EM = EK + EP

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Jika pada suatu sistem hanya bekerja gaya-gaya dalamyang bersifat konservatif, energi mekanik sistem pada posisiawal dan posisi akhir selalu sama. (x1 = x2)

v

vmaks

V0 = 0

h = 0

1

2

3

EM = EK + EP

EM = EK + EP

EM = 0 + EP

EM = EPmaks

EM = EK + EP

EM = EK + 0

EM = EKmaks1

2

3

v

vmaks

V = 0

x = 0

xmaks

a) Gaya Berat b) Gaya Pegas

Aplikasi Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Buah Jatuh Bebas dari Pohonnya

Ketika buah jatuh bebas daripohon ke tanah, terjadikonversi energi dari bentukenergi potensial (EP) menjadienergi kinetik (EK).

EP makin berkurang,sedangkan EK makinbertambah, tetapi EM adalahkonstan di posisi mana saja.

Analisis Gerak pada Roller Coaster

C. Daya

merupakan laju usaha dilakukan atau besar usahapersatuan waktu.

Satuan Daya

TERIMA KASIH