Kelompok 1 Kelas X-9Anggota :• Adira Naura Pramesti• Akmal Faris Wiryasa• Aviva Khoirunissak• Boyque Van Allen• Chipta Dwi Ramadian• Devi Purnama Sari

Usaha dan Energi

*Usaha*Dalam fisika, seseorang dikatakan melakukan usaha

(kerja) jika ia memberi gaya F pada sebuah benda sehingga benda tersebut berpindah posisi sejauh s. Pada saat itu benda dikatakan mendapat usaha.

a

F

a

F

s

*Besaran usaha atau kerja dilambangkan dengan huruf W.Secara vektor dapat dituliskan sebagai :

W = F. sApabila gaya yang diberikan tidak searah dengan perpindahan benda tetapi membentuk sudut α terhadap perpindahan, maka persamaan di atas idak berlaku lagi. besar usaha dapat

dihitung dengan persamaan :

W = F s cos adengan α = sudut antara gaya dan perpindahan benda(°)

a

F

a

F

s

*Maka dari itu,Usaha adalah besaran skalar.Usaha hanya mempunyai besar karena tidak mempunyai arah seperti vektor,usaha lebih mudah diterapkan dalam pesoalan sehari-hari.*Contohnya:Anda mendorong gerobak ke arah horizontal

dengan gaya 60 N,hingga gerobak berpindah sejauh 50 m,Anda melakukan usaha 60 N x 50 m=3000 N.m/J terhadap gerobak*1 N.m.=1 Joule,dalam sistem cgs,usaha diukur dalam

satuan erg,dan 1 erg=1 dyne.cm

*Contoh Soal Usaha

*1. Sebuah benda yang beratnya 10 N brada pada bidang datar. Pada benda tersebut bekerja

sebuah gaya seebesar 20 N sehingga benda berpindah sejauh 50 cm. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya teersebut?

Dik :W=10 NF=20 Ns=50 cm=0,5 mDit : W?Jawab: W =F.sW =(20 N.0,5 m)=10 N.m atau 10 Joule

*Contoh soal usaha

2. Sebuah balok bermassa 10 kg dengan gaya 50 N sehingga berpindah sejauh 8 m. Jika ἀ=60

° dan gesekan antara balok dan lantai diabaikan,berapakah usaha yang dilakukan gaya itu? Dik=F=50 N

s=8 mἀ=60 °

Jawab: W = F cos ἀ s= (50 N)(cos 60 ° )(8m)= 50 N.1/2.8m= 200 N.m atau 200 Joule

*Energi*Bentuk Energi

*Energi Mekanik

Energi Mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau kemampuan untuk bergerak. Dan dibagi dua macam :Energi KinetikEnergi Potensial

EM1= EM2EK1+Ep1= Ek2+ Ep2

*Contoh soal

Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan tanah. Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Tentukan energi mekanik benda tersebut.Diketahui: m = 5 kg

v = 0 m/s, h = 80 cm = 0,8 m, dan g = 10 m/s2.

Ditanyakan: EM?Jawab: EM = EP + EK

EM = mgh + ½ mv2EM = (5 kg)(10 m/s2)(0,8 m) + 0 = 40 jouleJadi, energi mekanik benda yang diam akan sama dengan

energi potensialnya karena energi kinetiknya nol.

*Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda yang sedang bergerak. Benda yang bermassa m dan sedang bergerak dengan kecepatan v, memiliki energi kinetik Ek sebesar:

*Rumus:

*EK = ½ m v2

*Energi Kinetik dan Usaha

Perubahan energi kinetik benda dari EK = ½ mv1 menjadi EK = ½ mv2 merupakan besar usaha yang dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada benda. Secara matematis, persamaannya dapat dituliskan sebagai :W = ½ mv2² – ½ mv1²W = ½ m ( v2²- v1²)W = EK2– EK1= Δ EK

*Contoh soal Energi Kinetik

1. Sebuah peluru yang massanya 20 gr bergerak dengan keepatan 80 m/s. Tentukan energi kinetik peluru pada saat itu?Dik m= 20 gr, 0,002 kgV= 80 m/sJawab: Energi kinetik peluru adalah :EK = ½ mv² EK= ½ (1 × 〖 10〗^(-2)kg)(80 m/s)²= EK = ½ x 0,01 x 6400EK = 32 joule.

*Contoh Soal

1.Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Dengan mengabaikan gaya gesek yang ada pada benda. Tentukan perubahan energi kinetik jika kecepatan benda menjadi 30 m/s? Dik m=10 kg

V1=20 m/sV2=30 m/sDit ∆ Ek ? ∆ Ek = EK2-EK1 ∆ Ek=1/2 m (-) ∆ Ek=1/2 (10 kg) (900-400) ∆ Ek=1/2 (10) (500) ∆ Ek= 2500 J

*Energi Potensial

Ketika sebuah benda bermassa m jatuh ke bawah, berarti padanya ada gaya sebesar mg sehingga benda berpindah sejauh h, maka usaha yang dilakukan gaya pada benda adalah :

W = F sW = (mg) h

Dengan demikian pada ketinggian h, benda mempunyai kemampuan melakukan usaha sebesar `mgh`, atau dikatakan benda tersebut mempunyai energi potensial gravitasisebesar :

Ep = m g h

Apabila tinggi benda mula-mula h1 usaha yang dilakukan oleh gaya berat untuk mencapai tempat setinggi h1 adalah sebesar:Ww=mgh1–mgh2Ww=mg(h1–h2)Ww= –mg(h2–h1)dengan Ww = usaha oleh gaya berat.Oleh karena mgh = EP, perubahan energi potensial gravitasinya dapat dinyatakan sebagai ΔEP sehingga Persamaan diatas dapat dituliskan :Ww = Δ EP

*Contoh soal energi potensial

1. Seorang anak yang massanya 40 kg berada dilantai 3 sebuah gedung pada ketinggian 15 m dari atas tanah. Hitunglah energi potensial jika sejarang anak tersebut berada di lantai 5 dan berada 25 m dari tanah ?Dik= m = 40 kgh=25 mg=10 m/s 2

Dit = EP?EP= mghEP=40 kg.10 m/s 2 .25 mEP=10.000 J

*Contoh soal energi potensial

2.Mula-mula sebuah benda dengan massa 2kg berada di permukaan tanah. Kemudian benda itu,dipindahkan ke atas meja yang memiliki ketinggian 1,25 m dari tanah. Berapakah perubahan energi benda tersebut? (g=10 m/s 2 )Dik = m=2kgh2=1,25 mg=10 m/s 2

Jawab= Perubahan energi potensial benda :∆ EP= mg (h2-h1)∆ EP= (2kg) (10 m/s 2 ) (1,25 m-0m)=25 JJadi perubahan energi potensial nya 25 J

*Latihan Soal1. Sebuah balok bermasa 1,5 kg di dorong keatas oleh gaya konstan F=15 N pada bidang miring dengan g= 10 m/s 2 dan gesekan antara balok dan bidang miring=0. Usaha total yang dilakukan pada balok adalah?

*Jawaban

1. Dik m= 1,5 kgF=15 Ng=10 m/s 2 Jawab :Resultan gaya∑F = F – w sin θ∑F = F – m g sin 30∑F = 15 – 1,5. 10 . ½ ∑F = 15 – 7,5∑F = 7, 5 Nmaka w = ∑F. s = 7,5.2 = 15 joule

*Latihan soal2. Sebuah benda bermassa 2kg berada dalam keadaan diam pada sebuah bidang datar yang kiri. Kemudian pada benda tersebut sebuah gaya F = 20 N,sehingga kecepatannya menjadi 10 m/s 2 tentukanlah : a.usaha yang dilakukan oleh gaya F

b.jarak yang ditempuh

*Jawab

Diketahui: mula-mula benda dalam keadaan diam, berarti v1 = 0, v2 sebesar 10 m/s, dan massa benda m= 2 kg.Ditanya : a. W?b. s?Jawab: a. Usaha yang dilakukan oleh gaya W = ½ m(-)W= (1/2)(2 kg)( - )W = 100 joule.b. Jarak yang ditempuh:W= Fs → 100 J = (20 N)(s)s= 100J / 20N = 5 meter

*Latihan Soal3. Sebuah mobil bermassa 2000 kg bergerak dengan kelajuan 10 m/s pada arah mendatar.Tiba-tiba pengemudi mengurangi mobil menjadi 5 m/s . Usaha yang dilakukan pengemudi pada mobil adalah?

*Jawaban

*Dik. m=2000 kgV0=10 m/sVt=5 m/sDit: W total?Jawab: ∆ EKW total : ½ m (-)W total:1/2.2000 kg.(-)W total:1000 kg (25 m/s.-100m/s)W total:1000-75W total: -75000W total:7500 JTanda negatif artinya resultan gaya yang bekerja pada mobil berlawanan arah perpindahan mobil. Usaha negatif juga berarrti energi kinetik mobil berkurang.

SELESAI