Berkelas

Bab 4 Usaha dan Energi

Standar Kompetensi: Menganalisis gejala alam dan keterangannya dalam cakupan mekanika benda titik. Kompetensi Dasar: Menganalisis hubungan antara usaha dan perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik. Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari.

Usaha Pengertian Usaha Usaha merupakan gaya yang menghasilkan perpindahan. Usaha tidak bernilai, jika gaya tidak menghasilkan perpindahan Dalam SI, satuan usaha merupakan hasil perkalian antara satuan gaya (F) dan satuan perpindahan (s), yaitu newton meter atau joule.

Usaha yang Dilakukan Gaya Tetap Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya: berbanding lurus dengan besarnya gaya, berbanding lurus dengan perpindahan benda; bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda.

Menghitung Usaha dari Grafik Gaya dan Perpindahan Apabila besarnya gaya bekerja dengan arah yang tetap maka grafik antara gaya F dan perpindahan s merupakan garis lurus yang sejajar dengan sumbu mendatar s. Usaha yang dilakukan oleh gaya F sama dengan luas bangun yang dibatasi garis grafik dengan sumbu mendatar s.

Daya Daya rata-rata, kecepatan dilakukannya kerja (kerja yang dilakukan dibagi waktu untuk melakukannya), atau kecepatan perubahan energi. Keterangan: P = daya t = waktu (s) W = usaha (J) Satuan daya adalah joule/sekon atau watt (W). 1 watt = 1 joule/sekon

Konversi berbagai satuan daya. 1 joule = 1 watt sekon 1 hp = 746 watt 1 kWh = 3,6 × 106 J Untuk gerak dengan kecepatan tetap maka Keterangan: P = daya (W) F = gaya (N) v = kecepatan (m/s)

Energi Energi Kinetik Energi, kemampuan untuk melakukan usaha. Energi kinetik air dari bendungan menggerakkan turbin generator penghasil listrik.

Energi kinetik, energi yang dimiliki setiap benda yang bergerak dan dirumuskan dengan, Keterangan: Ek = energi kinetik (J) m = massa (kg) v = kecepatan (m/s)

Besar usaha yang dilakukan benda yang bergerak adalah Jika W > 0 maka Ek > 0, artinya usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan penambahan energi kinetik benda. Jika W < 0 maka Ek < 0, artinya usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan pengurangan energi kinetik benda.

Gaya-Gaya Konservatif dan Non Konservatif Gaya konservatif, sebuah gaya di mana nilai usaha yang digunakan tidak tergantung pada jenis lintasan yang ditempuh, melainkan hanya tergantung pada keadaan awal dan akhir saja. Gaya non konservatif, sebuah gaya di mana nilai usaha yang digunakan tergantung pada jenis lintasan yang ditempuh.

Energi Potensial Energi potensial gravitasi, energi potensial yang dimiliki tiap benda akibat kedudukannya pada ketinggian tertentu dari permukaan bumi. Contoh: aliran air dari bendungan mampu menggerakkan generator. Energi potensial pegas: energi yang dimiliki tiap benda elastis akibat simpangannya terhadap posisi setimbangnya. Contoh: pegas, ketapel, dan busur saat diregangkan.

Energi Potensial Gravitasi dalam Medan Gravitasi Homogen Energi potensial gravitasi suatu benda adalah hasil kali beratnya mg dengan ketinggiannya h Keterangan: Ep = energi potensial gravitasi (J) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s2) h = ketinggian benda dari acuan (tanah) (m)

Energi potensial gravitasi yang dimiliki oleh suatu benda di dekat permukaan bumi hanya tergantung pada kedudukan atau ketinggian benda tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gaya berat sebuah benda sama dengan selisih energi potensialnya.

Dalam hal ini, ada tiga kemungkinan harga W, yaitu sebagai berikut. W > 0 (positif), Ep < 0 (negatif), artinya usaha sama dengan pengurangan energi potensial. W < 0 (negatif), Ep > 0 (positif), artinya usaha sama dengan pertambahan energi potensial. W = 0, Ep = 0, berarti energi potensial benda tetap. Hal itu dapat terjadi jika perpindahan benda dalam satu bidang horizontal.

Energi Potensial Pegas Pada saat pegas ditarik atau ditekan menggunakan tangan maka tangan memberi gaya pada pegas. Gaya pada pegas Fp sebanding dengan regangan pegas sejauh x, sehingga: Keterangan: Fp = gaya yang diberikan pada pegas (N) x = perubahan panjang pegas (m) k = konstanta gaya pegas (N/m

Usaha yang dilakukan adalah luas daerah di bawah grafik (daerah yang di arsir). “ Energi potensial elastisitas berbanding lurus dengan kuadrat perubahan panjang bahan elastis saat mendapat gaya. ” Keterangan: Ep = energi potensial pegas (J) x = renggangan atau tertekannya pegas dari titik seimbang (m) k = konstanta gaya pegas (N/m)

Hukum Kekekalan Energi Mekanik Energi mekanik, jumlah energi potensial dan energi kinetik suatu benda. Jika suatu benda hanya dipengaruhi gaya-gaya konservatif maka energi mekanik benda itu di mana pun posisinya adalah konstan (tetap).

Penerapan Hukum Kekekalan Energi Mekanik Roller Coaster Ayunan bandul jam Lompat galah

Energi Mekanik dan Gaya-Gaya Non Konservatif Jika tidak ada gaya gesek maka energi kinetik pemain ski sama dengan berkurangnya energi potensial gravitasinya. Jika ada gaya gesekan berupa gaya nonkonserva-tif, energi mekanik total pemain ski tersebut menjadi tidak tetap

Hukum usaha-energi menyatakan bahwa, “ usaha yang dilakukan gaya gesek sama dengan perubahan energi mekanik total sistem.” atau