Usaha, energi dan daya

USAHA, ENERGI DAN DAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI PADANG

2016

USAHA

ENERGI

DEMONSTRASI

DAYA

Kelompok 8

Dosen : Drs. H.Asrizal.M.Si

Liza ResnitaVera Yunita Nasution

Zainul AdhaLATIHAN

Mengapa mobil jeep ini sanggup menarik benda yang sangat berat?

Apakah yang dilakukanorang pada gambar?

Semua kegiatan yang ditunjukan gambar adalah USAHA.Apa itu Usaha?

USAHA

Pengertian UsahaUsaha didefinisikan sebagai hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan komponen gaya pada arah perpindahan.

F cos

F sin F

s

Besarnya usaha W = (F cos ) . s

Contoh dari konsep usaha

Keterangan :W= usaha (J)F = gaya (N)s = perpindahan yang dilakukan (m) = sudut yang dibentuk oleh gaya dan perpindahan.(0)

Usaha yang dilakukan:Berbanding lurus dengan besarnya gaya;Berbanding lurus dengan perpindahan benda;Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan bendaHubungan arah gaya dan perpindahan:

Jika = 0, arah gaya berimpit dengan arah perpindahan,W = F . SJika = 90, arah gaya tegak lurus dengan arah perpindahan, cos 90 = 0, dikatakan gaya tidak melakukan usahaJika s = 0, berarti gaya tidak menyebabkan benda berpindah, maka usaha yang dilakukan nol. Misal anda mendorong tembok, tembok tidak bergerak maka dalam hal ini anda tidak melakukan usaha.

W = (F cos ) . s

Please, Listen Joule Unit History

Carefully!

Contoh soal

Untuk menarik sebuah koper beserta isinya seperti pada Gambar diperlukan gaya sebesar 22 N. Berapakah usaha yang diberikan oleh gaya itu, jika sudut antara gaya dengan perpindahan 60o dan balok bergeser sejauh 3 m?

Gambar 1. wanita menarik koper

Diketahui: F = 22 Nθ = 60o

s = 3 m

Ditanya: W = …?

W =

Jawab: W = F s cos θ = 22 N . 3 m . Cos 60o

= 66 . 0,5 N.m 33 N.m = 33 Joule

Jawaban:

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usahaSuatu benda dikatakan memiliki energi jika benda tersebut dapat melakukan usaha.

ENERGI

ENERGI KINETIK

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:

dengan,

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

Ek = Energi kinetik (joule)

2..21 vmEk

Gambar 2. kincir angin

Berdasarkan Hukum II Newton, diketahui bahwa percepatan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa.

Maka usaha yang dilakukan pada benda adalah

jikadengan,F = gaya (N)s = perpindahan (m)


maka

a = percepatan benda (m/s2)

W = F . s F= m.a 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)

Vt2= V0

2 + 2as s= Vt2 -V0

2 / 2as

Sehingga persamaan usaha pada benda menjadi

Dengan demikian, didapat hubungan usaha dan energi kinetik, yaitu

aVVmaW t

2

20

2

20

2

21

21 mVmVW t

0kkt EEW

Contoh Soal

• Seekor burung mempunyai massa 2 kg, terbang dengan kecepatan 5 m/s. Berapakah energi kinetiknya?

Ek = ½ mv2

= ½ • 2kg • (5m/s)2

= ½ • 2kg • 25 m2/s2

= 25 joules

Energi potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda karena kedudukannya atau keberadaannya.

ENERGI POTENSIAL

Gambar 3. animasi energi potensial

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh tempat kedudukannya (ketinggian).

Energi Potensial Gravitasi

dengan,


g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = tinggi benda (m)Ep = energi potensial gravitasi (Joule)

hhgmEp ..

Gambar 4. animasi energi potensial grafitasi

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)

2..21 xkEp

Let’s See Animation Video

ENERGI MEKANIK DAN DAYA

Let’s Watch This Video!

Demonstrasi Alat SederhanaEnergi Potensial

Let’s See This Video Carefully!

Latihan

Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak pada permukaan licin dengan kecepatan awal 2 m/s dan dikerjakan usaha sebesar 21 Joule. Kecepatan akhir benda tersebut adalah ...

A. 3 m/s C. 5 m/s E. 7 m/sD. 6 m/sB. 4 m/s

Pilihlah salah satu jawaban yang benar!

MAAF,COBA LAGI!

Seorang pekerja mendorong benda dengan gaya mendatar 150 N dan benda berpindah sejauh 5 meter, maka usaha yang dilakukannya sebesar ….

A. 30 J C. 155 J E. 750 J

D. 450 JB. 145 J

MAAF,COBA LAGI!

Untuk menggeser sebuah lemari dengan massa 10 kg diperlukan usaha sebesar 400 J. Jika g = 10 m/s2, besarnya perpindahan lemari adalah ….

A. 2 m C. 6 m E. 10 m

D. 8 mB. 4 m

MAAF,COBA LAGI!

Sebuah gaya F menarik balok dengan arah α (tan α = ) terhadap bidang horizontal. Untuk menggeser balok sepanjang bidang horizontal sejauh 50 meter, usaha yang dilakukan gaya tersebut 750 joule. Besar gaya F adalah ….

A. 15 N C. 16,25 N E. 18 N

D. 17,25 N

B. 15,75 N

MAAF,COBA LAGI!

Sebuah balok dikaitkan pada ujung sebuah pegas. Ujung pegas lainnya dikaitkan ke langit-langit. Kemudian balok ditarik dengan gaya F sehingga memiliki energi potensial U. Jika balok tersebut ditarik dengan gaya 2F, maka energi potensial balok menjadi ….

A. ¼ U C. U E. 4 UD. 2 UB. ½ U

MAAF,COBA LAGI!

REFERENSI :

Ekowati, Evelyn. 2007. Fisika untuk SMA kelas XI Program Ilmu Alam. Surakarta : Penerbit CV. Haka MJ.

Kanginan, Martin. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XI Semester 1. Jakarta : Penerbit Erlangga

Kanginan, Martin. 2007. Seribu Pena untuk SMA Kelas XI. Jakarta : Penerbit Erlangga

Usaha, energi dan daya

Education