Energi dan Usaha - Situs Matematika dan Fisika - Situs Matematika dan Fisika

Energi dan Usaha

Usaha adalah hasil kali komponen gaya dalam arah perpindahan dengan perpindahannya.

Jika suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh \bar{x}, maka gaya F melakukan usaha sebesar W, yaitu

Also Read:

 

W = usaha ; F = gaya ; \bar{x}= perpindahan , \alpha = sudut antara gaya dan perpindahan

1 joule = 107 erg

Catatan : Usaha (work) disimbolkan dengan huruf besar W

Berat (weight) disimbolkan dengan huruf kecil w

Jika ada beberapa gaya yang bekerja pada sebuah benda, maka usaha total yang dilakukan terhadap benda tersebut sebesar :

Jumlah usaha yang dilakukan tiap gaya, atau

Usaha yang dilakukan oleh gaya resultan.

D A Y A

Daya (P) adalah usaha yang dilakukan tiap satuan waktu.

P =\frac{W}{t}

P = daya ; W = usaha ; t = waktu

Daya termasuk besaran skalar yang dalam satuan MKS mempunyai satuan watt atau J/s

Satuan lain adalah : 1 HP = 1 DK = 1 PK = 746 watt

HP = Horse power ; DK = Daya kuda ; PK = Paarden Kracht

1 Kwh adalah satuan energi besarnya = 3,6 .106 watt.detik = 3,6 . 106 joule

 

KONSEP ENERGI

Suatu sistem dikatakan mempunyai energi/tenaga, jika sistem tersebut mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha. Besarnya energi suatu system sama dengan besarnya usaha yang mampu ditimbulkan oleh system tersebut. Oleh karena itu, satuan energi sama dengan satuan usaha dan energi juga merupakan besaran scalar.

Dalam fisika, energi dapat digolongkan menjadi beberapa macam antara lain :

Energi mekanik (energi kinetik + energi potensial) , energi panas , energi listrik, energi kimia, energi nuklir, energi cahaya, energi suara, dan sebagainya.

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan yang terjadi hanyalah transformasi/perubahan suatu bentuk energi ke bentuk lainnya, misalnya dari energi mekanik diubah menjadi energi listrik pada air terjun.

ENERGI KINETIK.

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh setiap benda yang bergerak. Energi kinetik suatu benda besarnya berbanding lurus dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya.

Ek = ½ m v2

Ek = Energi kinetik ; m = massa benda ; v = kecepatan benda

SATUAN

Usaha = perubahan energi kinetik.

W = ΔEk = Ek2 – Ek1

ENERGI POTENSIAL GRAFITASI

Energi potensial grafitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh tempatnya (kedudukannya). Energi potensial ini juga disebut energi diam, karena benda yang diam-pun dapat memiliki tenaga potensial.

Sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini.

Jika tiba-tiba tali penggantungnya putus, benda akan jatuh.

Maka benda melakukan usaha, karena adanya gaya berat (w) yang menempuh jarak h.

Besarnya Energi potensial benda sama dengan usaha yang sanggup dilakukan gaya beratnya selama jatuh menempuh jarak h.

Ep = w . h = m . g . h

Ep = Energi potensial , w = berat benda , m = massa benda ; g = percepatan grafitasi ; h = tinggi benda

SATUAN

Energi potensial grafitasi tergantung dari :

  1. percepatan grafitasi bumi
  2. kedudukan benda
  3. massa benda

ENERGI POTENSIAL PEGAS.

Energi potensial yang dimiliki benda karena elastik pegas.

Gaya pegas (F) = k . x

Ep Pegas (Ep) = ½ k. x2

 

k = konstanta gaya pegas ; x = regangan

Hubungan usaha dengan Energi Potensial :

W = \DeltaEp = Ep1 – Ep2

ENERGI MEKANIK

Energi mekanik (Em) adalah jumlah antara energi kinetik dan energi potensial suatu benda.

Em = Ek + Ep

HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK.

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.

Jadi energi itu adalah kekal.

Em1 = Em2

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

Contoh 1 # :

Sebuah benda meluncur di atas papan kasar sejauh 5 m, mendapat perlawanan gesekan dengan papan sebesar 180 newton. Berapa besarnya usaha dilakukan oleh benda tersebut.

Penyelesaian :

Diketahui : F = 180 N

s = 5 m

Ditanya : Usaha (W) = ….?

Jawab :

W = F.s = 180 N . 5 m = 900 Joule.

Jadi, usaha yang dilakukan benda tersebut adalah 900 Joule.

Contoh 2 # :

Gaya besarnya 60 newton bekerja pada sebuah gaya. Arah gaya membentuk sudut 30o dengan bidang horizontal. Jika benda berpindah sejauh 50 m. Berapa besarnya usaha ?

Penyelesaian

Diketahui : F = 60 N

\alpha = 300

s = 50 m

Ditanya : usaha (w)= … ?

Jawab :

W = F cos \alpha . s

W = 60 cos 300 . 50

W = 60. \frac{1}{2}\sqrt{3} . 50 = 1500\sqrt{3} Joule.

}
%d blogger menyukai ini: