USAHA dan ENERGI
Pembalap sepeda melakukan usaha untuk mengayuh sepeda sehingga melaju paling cepat. Untuk itu dia memerlukan energi yang berupa makanan dan minuman. Kincir angin memanfaatkan angin untuk memutar turbin. Pesawat terbang berusaha mencapai suatu ketinggian (take off). Untuk itu pesawat memerlukan bahan bakar. Pada ilustrasi di atas ditunjukkan bahwa untuk melakukan suatu pekerjaan (mengayuh sepeda, memutar turbin dan menaikkan pesawat sampai suatu ketinggian) diperlukan sesuatu yang disebut energi. Namun disini tidak diuraikan secara jelas apa energi itu sebernarnya.
USAHA OLEH GAYA KONSTAN F F q F cos q s Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya pada arah pergeseran dengan panjang pergeseran benda. Gambar di atas merupakan ilustrasi sebuah benda yang bergeser sejauh s karena mendapatkankan gaya konstan F. Dari definisi tentang usaha dapat dikatakan bahwa sebuah gaya melakukan usaha jika : a. mengakibatkan terjadina pergeseran benda b. gaya F harus memiliki komponen yang sejajar dengan s. (5.1) (5.2)
N F q f mg Mengapa ? (5.3) Usaha oleh gaya F : Usaha oleh gaya gesek f : Usaha oleh gaya normal N : Mengapa ? Usaha oleh gaya berat mg : (5.3) Usaha total :
Usaha oleh Gaya yang Berubah Fx x Luas = DA =FxDx DW = FxDx Fx xi Dx xf Fx x Keterangan : Di sini dijelaskan bagaimana proses perhitungan usaha oleh sebuah gaya yang berubah terhadap waktu secara geometris. Proses kuantisasi (partisi) perhitungan ditampilkan secara bertahap sehingga dapat dipahami konsep penjumlahan secara gradual dan kontinyu (integrasi fungsi). (5.4) Usaha xi xf
Usaha dan Energi Kinetik Untuk massa tetap : Fx = max Untuk percepatan tetap : (5.5) Energi kinetik adalah energi yang terkait dengan gerak benda. (5.6) Teorema Usaha-Energi (5.7) Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya untuk menggeser benda adalah sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut.
Bagaimana jika gaya berubah terhadap posisi ? (5.4) (5.8) (5.9) Satuan : SI joule (J) 1 J = 107 erg cgs erg Dimensi :
DAYA Energi yang ditransfer oleh suatu sistem per satuan waktu (5.10) (5.10) Satuan : watt (W) 1 W = 1 J/s