BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Makalah

Makalah ini di buat untuk memenuhi tugas kami kepada dosen fisika. Dan

materi ini juga penting kita ketahui,karena materi ini banyak berhubungan dengan

aktifitas kita.Ada beberapa hukum mewton yang akan kita temui.Dengan

menggunakan hukum newton tersebut kita dapat ,melakukan penyelesaian soal-

soal yang ada.Dan materi ini dapat untuk menambah pematerian, maka dengan ini

saya membuat makalah Fisika tentang Dinamika,Usaha dan Energi.

B. Perumusan Makalah

1.Kita dapat mengetahui apa yang di maksud dengan Dinamika.

2.Kita dapat mengetahui beberapa hukum newton.

3.Kita dapat mengetahui macam-macam gaya1.

4.Kita dapat mengetahui apa yang dimaksud usaha dan Energi

5.Kita dapat mengetahui apa yang dimaksud daya,kesatuan daya dan efisiensi

C. Tujuan Pembuatan Makalah

Makalah ini dibuat dengan tujuan untuk membantu, mempermudah

pembelajaran dan pemahaman mengenai dinamika,usaha dan energy sehingga kita

dapat/mampu melakukan penyelesaian dengan konsep ini.

1

BAB II

DINAMIKA

Dinamika partikel adalah cabang dari mekanika yang mempelajari

penyebab dari gerak, yaitu gaya. Gaya adalah sebuah dorongan atau

penahanan yang diberikan oleh seseorang pada sebuah benda,sehingga

benda itu dapat bergerak, baik bergerak konstan maupun tidak konstan atau

diam.

Dinamika adalah suatu benda (dianggap sebagai suatu titik materi)

mengalami gerak translasi (bila lurus atau melengkung) jika resultan gaya pada

benda itu tidak nol (F= 0). Dalam bagian ini kita akan membahas konsep –

konsep yang menghubungkan kondisi gerak benda dengan keadaan –

keadaan luar yang menyebabkan perubahan keadaan gerak benda.

Hukum Newton I :

Setiap benda akan tetap diam ata tetap bergerak dengan laju dan arah yang tetap

jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut atau resultan gaya yang

bekerja pada benda tersebut atau resultan gaya yang bekerja seimbang.

F = 0

Keterangan:

F : Gaya (Newton)

Contoh :

Mengeluarkan kecap yang tersisa di dasar botol dengan cara membalikkan botol

tersebut, kemudian botol digerakkan atau dihentakkan ke bawah dengan cepat dan

seterusnya gerakan botol dihentikan pula dengan cepat. Dengan cara ini kecap

yang ada di dasar botol akan terlempar keluar.

Hukum Newton II :

Percepatan yang timbul pada sebuah benda akibat pengaruh suatu gaya yang

bekerja pada benda tersebut, besarnya sebanding dengan resultan gaya, searah

dengan resultan gaya dan berbanding terbalik dengan masa benda.

F = m x a

Keterangan :

2

F : Gaya (Newton)

m : massa benda (kg)

a : percepatan (m/s2)

Hukum Newton III

Jika benda pertama memberikan gaya pada benda kedua maka benda kedua juga

akan memberikan gaya yang sama besarnya pada benda pertama tetapi arahnya

berlawanan.

F = m x g

Keterangan :

F : Gaya (Newton)

m : massa benda (kg)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

3

BAB III

USAHA

Usaha ialah hasil perkalian antara komponen gaya pada arah perpindahan

dengan perpindahan tersebut.

W = F x s

Keterangan :

W : Usaha (Joule)

F : Gaya (Newton)

s : Perpindahan (m)

Contoh :

Perhatikan saat seseorang mengangkat benda ke atas, tangan orang menimbulkan

gaya ke atas paling tidak sebesar benda tersebut hingga titik tangkapnya

menggeser sejauh tinggi benda di atas permukaan tanah. Jadi, di sini seolah-olah

ada gaya dan perpindahan (ada usaha). Jika perpindahan itu tidak searah gaya,

misalnya tegak lurus gaya, maka tidak ada usaha.

1. Usaha oleh gaya konstan

Usaha dalam fisika agak berbeda dengan istilah usaha yang digunakan dalam

kehidupan sehari-hari, meskipun ada beberapa kemiripan. Sebagai istilah

fisika, usaha yang dilakukan oleh suatu gaya didefinisikan sebagai hasil

perkalian skalar antara vektor gaya dengan vector perpindahan benda, atau

hasil kali komponen gaya yang searah dengan perpindahan benda dengan

besar perpindahan benda. Usaha dilambangkan dengan W (work) dan untuk

gaya yang konstan dirumuskan sebagai:

W = (F cos ) s = Fs cos

Keterangan :

W : Usaha (Joule)

F : Gaya (Newton)

s : perpindahan (meter)

: sudut antara vektor gaya dan vektor perpindahan benda ()

2. Usaha oleh gaya yang tidak konstan

4

Pada saat seseorang menarik tali busur untuk melepaskan anak panah dari

busurnya, maka semakin ditarik tali busurnya akan semakin besar gaya yang

diberikan oleh tali busur kepada orang tersebut. Demikian pula pada saat

sebuah pegas diregangkan, semakin diregangkan pegas tersebut akan semakin

berat beban yang dirasakan oleh orang yang meregangkannya. Kedua

peristiwa tersebut menunjukan bahwa adakalanya gaya yang bekerja pada

suatu benda tidak konstan, melainkan berubah-ubah dan merupakan fungsi

dari suatu variable tertentu. Demikian juga sebaliknya, semakin ditekan, gaya

ketika pegas semakin pendek, gaya yang diperlukan semakin besar. Selama

pegas ditekan atau diregangkan, gaya pegas berubah dari 0 (x = 0) hingga

maksimum (F = k x) maka gaya pegas dihitung menggunakan rata-rata. Besar

gaya pegas rata-rata adalah :

F = ½ (0 + kx) = ½ k x

Usaha yang dilakukan oleh gaya pegas pada suatu benda adalah :

W = F x = ½ k x2

Keterangan :

W = usaha (satuan Joule)

x = pertambahan panjang pegas (satuan meter)

F = gaya pegas (satuan Newton)

5

BAB IV

ENERGI

Energi memegang peranan penting dalam kehidupan ini. Energi

menyatakan kemampuan untuk melakukan usaha. Manusia , hewan , atau benda

dikatakan mempunyai energy jika mempunyai kemampuan untuk melakukan

usaha. Energi memiliki berbagai bentuk, misalnya energy listrik, energy kalor ,

energy cahaya, energy potensial, energy nuklir dan energy kimia. Energy dapat

berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, misalnya energy listrik dapat berubah ke

energy cahaya atau energy kalor.

A. Macam – Macam Energi

Energi Potensial. Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh setiap

benda.

Energi Panas. Energi panas adalah energi yang terdapat pada benda yang

menyala atau terbakar.

Energi Kimia. Energi kimia adalah energi yang dihasilkan dan disimpan

dalam bahan kimia.

Energi Mekanik. Energi mekanik adalah energi yang mampu mengerakan

benda-benda yang diam

Energi Kinetik. Energi kinetik dalah energi yang timbul dari sebuah benda

yang bergerak

Energi Listrik. Energi yang dihasilkan dari pergerakan ion negatif dan ion

positif dalam suatu benda.

Energi Cahaya. Energi yang berasal dari sinar atau cahaya suatu benda

yang sangat kuat yang dapat digunakan untuk melakukan usaha atau

merubah suatu benda

Energi Bunyi. Energi bunyi adalah suatu energi yang ditimbulkan oleh

suatu bunyi.

Energi Nuklir. Energi nuklir adalah energi yang muncul akibat reaksi fisi

dan reaksi fusi yang terjadi dalam suatu atom. dll

6

B. Hubungan Antara Usaha dan Energi

Jika suatu gaya dilakukan pada benda bergerak, sehingga menimbulkan

terjadinya perubahan kecepatan benda tersebut, maka besarnya usaha yang

bekerja pada benda akan memenuhi persamaan berikut.

W = Ek2 – Ek1

= ½ m v22 – ½ m v1

2

7

BAB V

SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Tono menarik sebuah meja dengan kemiringan 37 terhadap arah horizontal

seperti gambar di bawah. Jika gaya Tono sebesar 100 N berhasil

memindahkan meja tersebut sejauh 5 meter, maka usaha yang dilakukan Tono

adalah...

A. 400 Joule

B. 300 Joule

C. 355 Joule

D. 250 Joule

E. 500 Joule

Pembahasan :

Soal ini bisa dibilang sederhana namun pada umumnya berhasil menjebak

murid. Kesalahan terjadi karena mereka menjawab dengan rumus dasar W =

F.s tanpa memperhatikan sudut yang dibentuk oleh gaya. Karena meja

bergerak sejauh 5 meter dalam arah horizontal maka gaya yang kita tinjau

adalah gaya Toni pada sumbu x. Gaya vertikal tidak perlu ditinjau karena

tidak sesumbu dengan arah gerak. Dengan demikian,

W = Fx . s

W = F cos 37 . s

W = 100 (4/5) (5)

W = 400 Joule ---> opsi A

2. Sebuah balok bermassa 4 kg berada di atas permukaan licin dalam keadaan

diam. Jika balok tersebut mengalami percepatan 2 m/s2 dalam arah horizontal,

maka usaha yang dilakukan terhadap balok selama 5 detik adalah...

A. 400 Joule

B. 200 Joule

C. 360 Joule

D. 300 Joule

8

E. Tidak ada opsi yang benar

Pembahasan :

Bila pada soal diketahui kecepatan atau percepatan, maka umumnya soal

mengacuh pada hubungan usaha dengan energi kinetik. Adapun hubungan

usaha dengan energi kinetik adalah sebagai berikut :

W =∆Ek = Ek - Eko

= 1/2 m (v2 - vo2)

dengan :

W = usaha

v = kecepatan akhir

vo = kecepatan mula-mula

Ek = energi kinetik akhir

Eko = energi kinetik mula-mula

∆Ek = perubahan energi kinetik

Pada soal diketahui :

vo = 0 a

= 2 m/s2 t

= 5 s m

= 4 kg

Tentukan terlebih dahulu kecepatan akhir (kecepatan pada t 5 detik)

menggunakan salah satu rumus GLBB yaitu :

v2 = vo2 + at v2

= 0 + 2(5) v2

= 10 m/s

Usaha :

W = ∆Ek

= 1/2. 4 (100 - 0)

W = 200 Joule ---> opsi B

3. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin terhadap sebuah mobil bermassa 1 ton

yang mula-mula diam sehingga bergerak dengan kecepatan 5 m/s adalah...

A. 1000 Joule

B. 1500 Joule

9

C. 5000 Joule

D. 12.500 Joule

E. 25.000 Joule

Pembahasan :

Dari soal diketahui :

v = 5 m/s m

= 1000 kg vo

= 0

Usaha :

W = ∆Ek

= 1/2. (1000) (25 - 0)

W = 12.500 Joule ---> opsi D

4. Sebuah bola bermassa 200 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan

tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. Pada titik maksimum usaha yang

dilakukan oleh gaya berat adalah...

A. 50 J

B. 20 J

C. 10 J

D. 5 J

E. 2,5 J

Pembahasan :

Dari soal diketahui :

vo = 10 m/s

v = 0 ---> pada ketinggian maksimum kecepatan benda sama dengan nol. m =

0,2 kg

Usaha :

W = ∆Ek

= 1/2. (0,2) (0 - 100)

W = -10 Joule ---> opsi C

5. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya berat berlawanan arah dengan arah

perpindahan sehingga dalam hal ini usaha yang dilakukan gaya berat adalah

10

menghambat gerak. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda

bermassa 10 kg melalui bidang miring licin dengan kemiringan 53 seperti

gambar di bawah adalah...

A. 1000 J

B. 800 J

C. 600 J

D. 400 J

E. 100 J

Pembahasan :

Soal ini dapat dikerjakan dengan menggunakan hubungan usaha dan energi

potensial :

W = mg ∆h

Oleh karena itu berlaku :

W = mg s sin 53 ---> dengan s adalah sisi miring.

W = 10 (10) (10) (4/5)

W = 800 Joule ---> opsi B.

6. Sebuah bola bermassa 500 gram dijatuhkan dari atas gedung setinggi 2 m.

Besar usaha selama perpindahan bola tersebut adalah...

A. 50 J

B. 30 J

C. 25 J

D. 20 J

E. 10 J

Pembahasan :

Dari soal diketahui :

m = 500 g = 0,5 kg

∆h = 2 m

vo = 0

Model soal seperti ini dapat dikerjakan dengan dua cara yaitu melihat

hubungan usaha dengan energi kinetik atau dengan melihat hubungan antara

usaha dengan energi potensial. Hubungan energi potensial dengan usaha

yaitu :

11

W = ∆Ep

= m g ∆h

W = 0,5 (10) (2)

W = 10 Joule ---> opsi E

Jika melihat hubungan usaha dengan energi kinetik terlebih dulu kita cari

kecepatan akhirnya dengan rumus GLBB :

v = vo + 2gh

v = 0 +2 (10) (2)

= 40

W = ∆Ek

W = 1/2 (0,5) (40 - 0)

W = 10 Joule ---> opsi E

7. Sebuah benda 2 kg bergerak pada permukaan licin dengan kecepatan 2 m/s.

Jika pada benda dilakukan usaha sebesar 21 Joule, maka kecepatan benda

tersebut akan berubah menjadi...

A. 1 m/s

B. 2 m/s

C. 3 m/s

D. 5 m/s

E. 17 m/s

Pembahasan :

Dari soal diketahui :

m = 2kg

vo = 2 m/s

W = 21 J

Kecepatan akhir :

W = ∆Ek

21 = 1/2 (2) (v2 - 4)

v2 = 25

v = 5 m/s ---> opsi D

12

8. Suatu benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan awal 6 m/s. Besar

usaha yang harus dilakukan untuk mengurangi kecepatan benda itu hingga

menjadi sepertiganya adalah...

A. 100 J

B. 86 J

C. 64 J

D. 36 J

E. 24 J

Pembahasan :

Dari soal diketahui :

m = 4kg

vo = 6 m/s

v = 1/3 (6)

= 2m/s

Usaha :

W = ∆Ek

W = 1/2 (4) (4 - 36)

W = -64 J ---> opsi C

9. Tanda negatif menunjukkan usaha pengereman melawan arah gerak. Sebuah

meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas lantai licin. Meja kemudian

didorong selama 3 detik dan bergerak lurus dengan percepatan 2 m/so. Besar

usaha yang terjadi adalah...

A. 180 J

B. 360 J

C. 90 J

D. 45 J

E. 36 J

Pembahasan :

Dari soal diketahui :

m = 10 kg

vo = 0

t = 3 s

13

a = 2 m/s2

Kecepatan akhir

v = vo + at

= 0 + 2(3)

v = 6 m/s

Usaha :

W = ∆Ek

= 1/2 (10) (36 - 0)

W = 180 J ---> opsi A

10. Sebuah mobil bermassa 5.000 kg sedang bergerak dengan kelajuan 36

km/jam. Pada jarak 100 meter di depan mobil terdapat sebuah pohon yang

tumbang menghalangi jalan. Besar gaya pengereman yang dibutuhkan agar

truk tidak menabrak pohon tersebut adalah...

A. 2.500 N

B. 2.000 N

C. 1.000 N

D. 800 N

E. 400 N

Pembahasan :

Dari soal diketahui :

m = 5000 kg

vo = 36 km/jam = 10 m/s

v = 0 ---> berhenti s = 100 m

Konsep Usaha :

W = ∆Ek F . s

= 1/2 (5000) (0 - 100)

F = 250.000/s

F = 250.000/100

F = 2.500 N ---> opsi A

14

BAB VI

KESIMPULAN

Usaha merupakan hasil kali antara gaya yang bekerja dengan perpindahan yang

dialami oleh benda. Satuan usaha dalam SI adalah joule (J). Energi menyatakan

kemampuan untuk melakukan usaha.Energi yang dimiliki oleh benda-benda yang

bergerak disebut energi kinetik,sedangkan energi yang dimiliki oleh benda karena

kedudukannya disebut energi potensial.

15

DAFTAR PUSTAKA

Foster,Bob.2003.Fisika Terpadu Untuk SMU Kelas 2 ,Jakarta :Erlangga

Haliday ,David dan Robert Resnick ,1985,Fisika ,Jakarta :Erlangga

http://mypages.iit.edu/~smart/martcar/lesson2/lesson2.htm, diakses minggu 20

september 2015

Kaginan ,Marthen,1999,Fisika SMU kelas 1,Jakarta :Erlangga

16