1 Pertemuan 5 Matakuliah: K0614 / FISIKA Tahun: 2006

2 Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai usaha dan energi, yang meliputi : 1. Usaha oleh gaya 2. Energi kinetik 3. Teorema usaha dan energi 4. Daya 5. Usaha oleh gaya konservatif dan tak konservatif 6. Kekekalan energi

3 1.Usaha oleh suatu Gaya. Usaha oleh suatu gaya adalah : perkalian antara gaya dengan pergeseran · a. Usaha Oleh Gaya Yang Konstan  m m S Usaha oleh gaya menggerakan benda sejauh S :  = sudut antara gaya F dan pergeseran S Satuan usaha : Joule ( J ) atau N.m 1 J = 1 N.m = 10 7 dyne. Cm = 10 7 erg

4 b. Usaha Oleh Gaya Yang Berubah F Y F X W =  F(x) dx (1 dimensi ) W =  ( F(x) dx + F(y) dy) ( 2 dimensi) Contoh : Usaha untuk menarik pegas sejauh X Gaya yang diperlukan untuk menarik pegas sejauh X : F(x) = k X Maka : W =  F(x) dx =  k X dx = ½ k X 2

5 2. Energi Kinetik Energi kinetik benda = kemampuan benda melakukan usaha karena bergerak. Dari Hukum Newton II : F = m a F = m( dV/dt ) = m (dV/dt)(dX/dX) = mV (dV/dX) atau F dX = m V dV Untuk pergeseran benda dari posis X 1 ke posisi X 2 W = ½ m V ½ m V 1 2 Didefinisikanenergi kinetik : E k = ½ mV 2

6 3. Teorema Usaha dan Energi Menurut teorema usaha dan Energi : Usaha oleh resultan gaya sama dengan perubahan energi kinetik benda W =  E k - Usaha positif bila E k akhir > E k awal ( kecepatan akhir > kecepatan awal - Usaha negatif bila E k akhir < E k awal ( kecepatan akhir < kecepatan awal

7 4. DAYA Daya adalah kecepatan usaha yang dilakukan terhadap waktu. Daya rata-rata : P = W / t Daya sesaat : P = dW/dt Jika daya konstan : P = P = W / t Satuan daya : SI : Joule/detik = Watt BE: lb-ft/detik

8 5. Usaha oleh gaya konsevatif a. ENERGI POTENSIAL ( E P ) - Kemampuan benda melakukan usaha karena kedudukannya dalam medan potensial. - Energi potensial merupakan energi yang tersimpan dan dapat diubah menjadi energi kinetik. - Bila pada benda hanya bekerja gaya konservatif, berlaku W =  E K = -  E P Artinya : Setiap perubahan energi potensial akan diimbangi oleh perubahan energi kinetik.

9  b. Energi Potensial Gaya Gravitasi Dari teorema Usaha-Energi : Energi potensial gaya gravitasi : E P = mgh c.Energi Potensial Pegas Dari teorema Usaha-Energi : Energi potensial pegas : E Pegas = ½ k X 2 Satuan energi potensial : Joule ( J )

10 6. Kekekalan Energi Dalam kondisi ideal ( tidak ada gaya gesekan) :  E K +   E P = 0 ( hukum kekekalan energi ) · ENERGI MEKANIK BENDA Dari persamaan di atas diperoleh : Didefinisikan : ½ m V 2 + m g y = E m = energi mekanik Maka energi mekanik benda = konstan

11 USAHA OLEH GAYA TAK KONSERVATIF Jika terdapat gaya gesekan, sebagian energi mekanik benda diubah menjadi bentuk energi lain (panas ). Persamaan kekekalan energi menjadi :  E K +   E P = W G W G = -  k N d = usaha oleh gaya gesekan d = panjang lintasan yang ditempuh benda Bila disamping gaya gravitasi, pada benda juga bekerja gaya oleh pegas, persamaan kekekalan energi menjadi : W G =  E K +  E P +  E Pegas Karena W G selalu negatif, maka energi mekanik benda menjadi berkurang, yang dirubah menjadi energi internal benda, yang menimbulkan kenaikan temperatur.