bahan ajar fisika usaha, perubahan energi dan hukum kekekalan energi
TRANSCRIPT
KOMPETENSI MENU UTAMA
PENDAHULUAN
INDIKATOR
MATERI
EVALUASI
.
BAHAN AJARFISIKA KELAS XI SEMESTER SATU
PENDAHULUANJUDUL
OLEH; FERY MAWU,S.PdSMA KATOLIK REXMUNDI
MANADO
. STANDART KOMPETENSI
Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan
mekanika benda titik
KOMPETENSI DASAR
Menganalisis hubungan antara usaha,perubahan energi dengan hukum
kekekalan energi mekanik
INDIKATOR1. Menghitung usaha yang dilakukan oleh berbagai
gaya pada suatu benda.2.Menghitung besar energi potensial (gravitasi ),
dan energi kinetik 3.Menganalisis hubungan antara usaha dan energi
kinetik
4.Menganalisis hubungan antara usaha dan energi potensial
5.Menemukan bentuk hukum kekekalan energi mekanik
USAHAUsaha yang dilakukan oleh gaya konstan
didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya yang searah perpindahan dengan besar perpindahan yang dihasilkannya.
Secara matematis dapat ditulis… F =gaya konstan
(N)Δx =Perpindahan (m)W =Usaha (J)
W=F.Δx
Jika balok tersebutditarik dengan gaya F dan berpindah sejauh s, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya F adalah…karena Fx=F cos Ө, maka
dengan :Ө = sudut antara F dan Fx (sumbu x)0 ≤Ө≤ 1800 adalah sudut terkecil antara F dan Fx
W=Fx.sW =F s cos
Ө
1. 1 joule = 1 newton meter (1 Nm)
2. 1 kJ = 1000 Joule 3. 1 MJ = 1000000
Joule4. 1 erg = 10-7 Joule5. 1 kalori = 4,2 Joule
Usaha oleh gaya yang membentuk sudut sembarang terhadap perpindahan.
Ѳ
FX
FFy
Y
X
Menghitung usaha dari grafik F-x
Perhatikan grafik di bawah ini F
F
0 Δx x x1 x2
Usaha (w)=Luas persegi panjang
=panjang x lebar =FΔx = F (x2 –
x1 )
ENERGIEnergi KinetikPerhatikan gambar di bawah ini
F vo
v
Δx posisi awal posisi akhir
Membuktikan Besar Energi KinetikEk = ½ mv2
Dari gambar di atasSebuah benda bermassa m yang diam diatas
permukaan bidang yang licin (tanpa gesekan).ketika gaya F selama benda menempuh jarak Δx, benda akan bergerak dengan percepatan tetap (a) sampai mencapai kecepatan akhir (v). Usaha yang dilakukan pada benda W = FΔx seluruhya akan di ubah menjadi energi kinetik benda pada keadaan akhir.
Jadi Ek = W atau Ek = FΔx
Gunakan persamaan kecepatan dari GlbbV = Vo + at karena Vo = 0, makaV = 0 + at = at V = at……………….(*)Selanjutnya gunakan persamaan perpindahan GLBBS = Δx = Vo.t + 1/2at2 karena Vo = 0, makaΔx = 1/2at2………………………(**)Selanjutnya subtitusi v dari persamaan (*) ke (**)Maka akan diperolehΔx = 1/2 att = ½ vt…………………………..(***)Selanjutnya subtitusi Δx ke persamaan Ek = FΔxEk = F 1/2vt………………………………………(****)
Gunakan persamaan kecepatan dari GlbbV = Vo + at karena Vo = 0, makaV = 0 + at = at V = at……………….(*)Selanjutnya gunakan persamaan perpindahan GLBBS = Δx = Vo.t + 1/2at2 karena Vo = 0, makaΔx = 1/2at2………………………(**)Selanjutnya subtitusi v dari persamaan (*) ke (**)Maka akan diperolehΔx = 1/2 att = ½ vt…………………………..(***)Selanjutnya subtitusi Δx ke persamaan Ek = FΔxEk = F 1/2vt………………………………………(****)
Gunakan persamaan kecepatan dari GlbbV = Vo + at karena Vo = 0, makaV = 0 + at = at V = at……………….(*)Selanjutnya gunakan persamaan perpindahan GLBBS = Δx = Vo.t + 1/2at2 karena Vo = 0, makaΔx = 1/2at2………………………(**)Selanjutnya subtitusi v dari persamaan (*) ke (**)Maka akan diperolehΔx = 1/2 att = ½ vt…………………………..(***)Selanjutnya subtitusi Δx ke persamaan Ek = FΔxEk = F 1/2vt………………………………………(****)
Masukkan persamaan hukum Newton II ke persamaan (****) akan di peroleh
Ek = 1/2mavt = 1/2mvv at = v
Ek = 1/2mv2
Dengan :m=massa benda (kg)V=kecepatan benda (ms-1)Ek=energi kinetik (J)
Teorema Usaha Energi. Posisi awal posisi akhir F v1 v2
ΔxGaya konstan F akan mempercepat benda sesuaidengan hukum Newto II F = ma………….
(*)Jika kedua ruas persamaan di kalikan denganPerpindahan (Δx), maka pada ruas kiri akan tampilUsaha yang melakukan gaya pada benda.
FΔx = m (aΔx)…………….(**)Hasil kali aΔx berkaitan dengan kecepatan awal
dan kecepatan akhir sesuai prsamaan GLBBV2
2 = v12 + 2aΔx
V22 – v1
2 = 2aΔx V2
2 – v12
= aΔx…………………(***) 2Jika aΔx pada (***) di subtitusikan pada (**),
maka
v22 – v1
2 FΔx = m 2
FΔx = ½ mv22 – ½ mv1
2 Karena Ek = ½ mv2, makaFΔx = Ek2 – Ek1denganFΔx = Wtot (usaha total oleh gaya
resultan)Ek2 = energi kinetik akhirEk1 = energi kinetik awal
Persamaan tersebut dikatakan sebagai Teorema Usaha dan Energi
Wtot = ΔEk = Ek2 – Ek1Teorema ini menyatkan bahwa usaha yag
dilakukan oleh gaya resultan yang ekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik yang dialami benda itu,yaitu energi kinetik akhir di kurangi energi kintik awal.
EVALUASIPerhatikan gambar di bawah ini
y F Fy Fx x
Jika besar gaya luar F=5N,massa benda 1 kg, dankoefisien gesekan kinetis antara balok dan alasnya 0,2
370
1.Usaha yang dilakukan oleh gaya F adalah.... A. 12 Joule
B. 13 Joule
C. 14 Joule
D. 15 Joule
E. 16 Joule
SOLUSI
.
BENABENARR
SALASALAHH
COBA LAGI
Penyelesaian y N Fy F
Fx x w=mg = 1.10 = 10 N Fx=F cos Ѳ = 5 cos 37 = 5 . 0,8 = 4NFy=F sin Ѳ = 5 sin 37 = 5 . 0,6 = 3N
370
a).∑Fy=0------------ N+Fy-w = 0N = w - Fy = 10 - 3 = 7 N
b).f = μk.N = 0,2 . 7 = 1,4 Nc).W=∑F.∆x = (F-f)∆x = (4 – 1,4 ) 5 = 2,6 . 5
= 13 Joule.
Latihan soal2.Energi kenetik seekor nyamuk bermassa
0,75 mg yang sedang terbang dengan kelajuan 40 cm/s
adalah.......
B.1,5 x 10-4 J
C.1,6 x 10-
4 J
D.1,7 x 10-
4 JA.1,4 x 10-4 J
E.1,8 x 10-4 J
solusi
.
BENABENARR
SALASALAHH
SOLUSIDik.m=0,75 mg = 0,75 x 10-3 kg v = 40 cm/s = 40 x 10-2 m/s = 4
x 10-1mDit.Ek=........?PenyelasaianEk=1/2 mv2= 1/2. 0,75 x 10-3 .4 x 10-
1 = 1,5 x 10-4 J
Latihan soal3.Benda bermassa 0,2 kg diam di atas lantai
yang licin.Pada benda itu dikerjakan gaya 3N membentuk sudut 600 terhadap lantai.Kelajuan benda itu setelah bergerak sejauh 30 cm adalah....
A. 1 m/sB. 2 m/sC. 3 m/s
E. 5 m/s
D. 4 m/s
SOLUSI
.
BENABENARR
SALASALAHH
solusiDik.F=3N ; Ѳ=600 ; ∆x = 30 cm = 0,3 m ;
m = 0,2 kgDit.vak = v2 = ..........? v1 = 0
(diam)PenyelesaianW=1/2 m(v2
2-v12)
F∆x = ½ m (v22-v1
2)3.0,3 = ½ 0,2 (v22-0)
0,9 = 0,1 v22
V22 = 0,9 / 0,1 = 9
V2 = 3 m/s
TERIMAH KASIH ATAS PERHATIAN
PENUTUP
By. FERRY MAWU SMA KATOLIK REXMUNDI
MANADO
SAMPAI JUMPA
DAFTAR PUSTAKA1.FISIKA KALAS XI MARTEN KANGINAN (ERLANGGA)2.FISIKA KELAS XI KAMAJAYA (GRAVINDO)