Fisika Dasar Usaha Dan Energi

Presentasi berjudul: "Fisika Dasar Usaha Dan Energi"— Transcript presentasi:

1 Fisika Dasar Usaha Dan Energi
Kelompok 2: Anissa Aprilya Dimas Rizky Eko Saputro Rama Syahputra

2 Usaha Usaha terjadi ketika energi dipindahkan dari satu sistem ke sistem lainnya. Diartikan sebagai gaya (F) yang dilakukan untuk memindahkan benda sejauh perpindahannya (s). Usaha dapat ditulis sebagai berikut. W = F.s Keterangan: W = Usaha F = Gaya s = perpindahan Usaha adalah besaran skalar yang diperoleh dari hasil kali titik antara vektor gaya F dan vektor perpindahan s W = Fx . s = F.s cos Keterangan : W = usaha (joule ) F =gaya (N) s = perpindahan (m) θ = sudut antara gaya F dan perpindahan s

3 Contoh 1 Perhatikan gambar dibawah ini Sebuah balok dengan massa M berada pada bidang datar, balok tersebut ditarik oleh gaya sebesar 30 N ke kanan. Jika balok berpindah sejauh 50 cm maka hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut Pembahasan: Diketahui: F = 30 N s = 50 cm = 0,5 m Ditanya: Usaha ( W ) Jawab: W = F.s W = 30 (0,5) = 15 Joule

4 Contoh 2 Perhatikan gambar dibawah! Sebuah benda dengan massa 4 kg berada pada bidang datar. Benda tersebut ditarik oleh gaya 50 N yang membentuk sudut 60˚ terhadap bidang horizontal (perhatikan gambar). Jika benda berpindah sejauh 4 m maka hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut! Pembahasan: Diketahui: m = 4 kg F = 50 N s = 4 m Ditanya: Usaha (W) Jawab: Perhatikan gambar diatas, untuk gaya (F) yang membentuk sudut 60˚ terhadap perpindahan (s), maka gaya (F) harus diuraikan terhadap bidang mendatar (searah dengan perpindahan). Sehingga rumus usaha menjadi: W = F cos α.s Atau W = F . s cos α W = cos 60˚ W = 200 (½) = 100 N

5 Energi Energi diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Contoh energi : energi panas, energi kinetik ,dan energi potensial, energi listrik. Energi potensial Yaitu energi yang dimiliki benda karena keadaaan, kedudukan atau posisinya. Rumusnya dapat dinyatakan sebagai berikut: Ep = m g h Keterangan: Ep = energi potensial (joule ) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi bumi (m/s2) h = ketinggian benda (m) Energi kinetik Yaitu energi yang memiliki oleh benda karena gerakannya. Rumusnya dapat dinyatakan sebagai berikut: Ek = 1/2 mv2 Keterangan : Ek = energy kinetik (J) m = massa benda (kg) v = kecepatan benda (m/s)

6 Energi Panas Energi panas adalah energi yang menimbulkan perubahan suhu pada suatu benda Rumusannya sebagai berikut: Q= m.c.∆T Q= c∆T Keterangan: Q= energi panas atau kalor m= massa benda c= kalor jenis benda C= kapasitas kalor benda T= Takhir –Tawal Energi Listrik Energi listrik adalah energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik dengan satuan ampere (A) dan tegangan listrik dengan satuan volt (V) dengan kebutuhan ketentuan konsumsi daya listrik dengan satuan watt (W) W= V l t Keterangan : W = energy listrik (joule ) V = beda potensial listrik (volt ) I = (kuat arus listrik ( ampere) t = selang waktu (sekon)

7 Contoh 1 Sebuah bola yang memiliki massa 2 kg, terletak di atas almari dengan ketinggian 3 m. Berapakah energi potensial bola? (percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2) Jawab : m = 2 kg, h = 3 m, g = 10 m/s2 Ep = m g h Ep = 2 kg x 10 m/s2 x 3 m Ep = 60 joule. Energi potensial bola adalah 60 joule. Contoh 2 Santo mengendarai sepeda ontel dengan kecepatan 2 m/s. Jika massa sepeda Santo 20 kg. Berapakah energi kinetiknya? m = 20 kg dan v = 2 m/s Ek = ½ x m x v2 Ek = ½ x 20 kg x (2 m/s)2 Ek = 40 joule

8 Hubungan Antara Usaha Dan Energi
Usaha dapat diartikan sebagai perubahan energi sebuah benda. Energi yang dimaksud dapat berupa energi kinetik dan energi potensial. Jika sebuah benda yang dipengaruhi oleh ketinggian akan berlaku hubungan antara usaha dan energi potensial. Hubungan antara usaha dan energi potensial jika dituliskan sebagai berikut: W = ΔEp W = m.g.(h1 – h2 ) Apabila sebuah benda bergerak dengan lintasan tertentu dan mengalami perubahan kecepaatan saat awal dan akhir maka akan berlaku hubungan antara usaha dan perubahan energi kinetic. Jika dituliskan rumusnya sebagai berikut: W = ΔEk W = ½.m (Vt² - Vo²) Keterangan: h2: ketinggian akhir (m) h1: ketinggian awal (m) Vt: kecepatan akhir (m/s) Vo: kecepatan awal (m/s)

9 Contoh 1 Sebuah balok bermassa 8 kg didorong dari dasar bidang miring licin yang panjangnya 4 meter. Jika puncak bidang miring berada pada ketinggian 2 meter di atas permukaan lantai dan percepatan gravitasi 10 m/s², maka usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan balok ke puncak adalah ... Pembahasan Dik : m = 8 kg, h1 = 0, h2 = 2 m, g = 10 m/s² Dit : W = ... ? Usaha untuk memindahkan balok: W = ΔEp W = m.g.Δh W = m.g.(h1 – h2) W = 8 (10) (0 - 2) W = -160 J.

10 Contoh 2 Vito menembakkan peluru bermassa 0,1 kg vetikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 60 m/s. Besar energi potensial peluru saat kecepatannya menjadi 40 m/s adalah Pembahasan : Dik : m = 0,1 kg, Vo = 60 m/s, Vt = 40 m/s, ho = 0 Dit : Ep = ... ? Usaha yang dibutuhkan: W = ΔEk W = ½.m (Vt² - Vo²) W = ½ (0,1) (40² - 60² ) W = 0,05 ( ) W = 0,05 (-2000) W = -100 J

11 Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik adalah hasil penjumlahan energi potensial dan energi kinetik. Dalam konsep tahapan hokum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Hal tersebut berlaku pula untuk energi mekanik sehingga energi mekanik suatu benda tidak akan mengalami perubahan. Rumus hokum kekekalan energi mekanik sebagai berikut: EM1 = EM2 Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2 Keterangan: EM1 = energi mekanik awal (Joule) EM2 = energi mekanik akhir (Joule) Ek1 = energi kinetik awal (Joule) Ep1 = energi potensial awal (Joule) Ek2 = energi kinetik akhir (Joule) Ep2 = energi kinetik akhir (Joule)

12 Contoh 1 Sebuah apel memiliki massa 300 gram jatuh dari pohonnya pada ketinggian 10 meter. Jika g =10 m/s2, berapakah energi mekanik pada apel? Pembahasan : m = 300 gram = 0,4 kg g =10 m/s2 h = 10 m ditanya Em? Em = Ep + Ek Karena bendanya sudah jatuh dan tidak diketahui kecepatannya, maka Ek dikatakan nilainya nol. (Ek = 0) Em = Ep Em = m g h Em = 0,3 x 10 x 10 = 30 joule Jadi energi mekanik pada apel yang jatuh tersebut adalah 30 J.

13 Contoh 2 Sebuah mangga yang massanya 100 gram dilempar secara vertikal ke atas. Pada waktu ketinggiannya 10 meter dari permukaan tanah memiliki kecepatan 4 m/s. Berapakah energi mekanik buah mangga pada saat tersebut? Jika g =10 m/s2 Pembahasan : m = 100 gram = 0,1 kg ; h = 10 m ; v = 4 m/s ; g =10 m/s2 ditanya Em…? Em = Ep + Ek Em = m g h + ½ m v2 Em = 0, ½

14 Daya Daya didefinisikan sebagai energi yang digunakan tiap satuan waktu. Oleh karena itu, jika dinyatakan dalam persamaan seperti berikut: P= W/t Keterangan: P = daya (watt) W = energi yang digunakan (J) t = waktu penggunaan (s) Efisiensi Mesin ŋ= Pout x 100% Pin Ŋ= efisiensi mesin Pout= daya keluaran (watt) Pin= daya masukan (watt)

15 Contoh 1 Budi mendorong meja kecil sejauh 5 meter dengan gaya 300 newton. Waktu yang diperlukan Budi adalah 30 detik. Berapakah daya Budi? Pembahasan: Diketahui: S = 5 m ; F = 100 N ; t = 30 s Ditanya P…? Kita menggunakan persamaan di atas, P = (F x s)/t P = (300 N x 5 m) / 30 s P = 1500 / 30 P = 50 watt Jadi daya Budi adalah 50 watt

16 Contoh 2 Sebuah rumah listriknya sedang diisi dayanya sebanyak 15 wat, lalu dipakai listrik pada rumah tersebut mengahabiskan daya sebanyak 20 watt. Berapakah efisiensi daya dari listrik tersebut ? Jawab : Dik : Pout = 15 Watt Pin = 20 Watt Dit : n ? n= Pout x 100% = 15 x 100% Pin 20 n= 75%

17 Sekian Dan Terimakasih