ENERGI dan USAHA

ENERGI energi disebut juga sebagai tenaga energi disebut juga sebagai tenaga

energi berhubungan dengan gerak energi berhubungan dengan gerak

energi mempunyai kemampuan melakukan kerjaenergi mempunyai kemampuan melakukan kerja

Dalam Fisika “ energi ” , dihubungkan dengan dengan kerja yaitu Dalam Fisika “ energi ” , dihubungkan dengan dengan kerja yaitu

kemampuan untuk melakukan pekerjaan mekanikkemampuan untuk melakukan pekerjaan mekanik

1. Sifat Energi :

Transformasi energi mengubah ke energi lain

Transfer energi memindahkan ketempat lain

Kerja dapat pindah kesistem lain dengan gaya

Energi tidak dapat dinetuk dan tidak dapat dimusnahkaan

2. Macam-2 Energi :

A. Energi potensial gravitasi

Apabila permukaan bumi = potensial nol dan krtinggian > 1000

km, maka kecepatan gravitasi dianggap konstan, sehingga

akan diperoleh :

B. Energi potensial pegas

tarikan

penekanan

kemampuan benda terhubung pegas berada disuatu tempat

C. Energi Kinetik

Energi yang dipunyai oleh suatu benda yang bergerak, secara

matematis dinyatakan :

Solusi :

(a)Energi kinetik peluru (Ek1)

(b) Kerja yang dikerjakan peluru = energi kinetik

W = F.x = Ek1 – Ek2 Ek2 = 0

F = ( Ek1 – Ek2) / x =

(c)Gaya dorong gas menghasilkan kerja W = F.x

(d)Gaya dorong rata-2 peluru menghasilkan kerja= W

W = (F – f).x Gaya dorong gas > gaya dorong peluru

Solusi :

Solusi :

Ketinggian turun dari 2,,5 m – 1 m Ketinggian turun dari 2,,5 m – 1 m h = 1,5 mh = 1,5 m

sehingga sehingga :

D. KERJA / USAHA

USAHA KERJAKERJA/USAHA

Usaha berdasarkan pengertian sehari-Usaha berdasarkan pengertian sehari-hari ,tidak dapat dinyatakan dalam angka hari ,tidak dapat dinyatakan dalam angka atau dalam bentuk rumusatau dalam bentuk rumus matematika matematika (misal : belajar,bekerja,dll)(misal : belajar,bekerja,dll)

Usaha berdasarkan pengertian ilmu Fisika, Usaha berdasarkan pengertian ilmu Fisika, merupakan proses perubahan energi dan merupakan proses perubahan energi dan selalu dihubungkan dengan gaya (F) yang selalu dihubungkan dengan gaya (F) yang menyebabkan perpindahan (s) menyebabkan perpindahan (s)

D.1. Satuan, dan Dimensi Usahaa

Satuan Usaha :

Gaya = F = Newton = kg.m/det2

Perpindahan (s) = meter (m)

Usaha = U = F x s = kg.m/det2 x m = kg.m2/det2 = joule

Dimensi Usaha :

usaha = dimensi gaya x dimensi perpindahan

[ W ] = [ F ] . [ s ] = MLT-2 . L

[ W ] = ML2T-2

Persamaan Usaha/Kerja

D.2. Usaha dengan Gaya Konstan

Didefinisikan sebagai hasil besar komponen gaya pada arah

perpindahan dengan besarnya perpindahan yang dihasilkan.

Secara metematika dinyatakn sebagai :

W = F x s

dengan :

W = usaha = N.m = kg.m2/det2 = joule

F = komponen gaya pada arah s = N

s = perpindahan = m

Fy F

Fx

1. Jika gaya komponen gaya yang melakukan usaha membentuk

sudut , dengan perpindahan s = m, maka gaya tersebut dapat

diuraikan :

Komponen y Fy = F.sin. W = F x s = (Fy + Fx) x s

Komponen x Fx = F.cos.

Ws = F.s.cos atau W = F.s 2. Jika gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah gaya

berat Fw), gaya normal (FN) dan gaya gesek (Fs), maka :

Gaya Fx > Fs benda bergerak

kekanan

Gaya Fy < W bendah menyentuh

lantai (N > 0)

Gaya Fy > W benda bergerak lepas

dari lantai (N < 0)

Fy

Fx

W

F

N

D.3. Usaha yang Dihasilkan oleh n.F (beberapa gaya F)

Misal suatu usaha yang dilakukan oleh tiga gaya F1, F2 daqn F3,mengalami

perpindahan sejauh s. masing=masing gaya F mempunyai sudut , seperti

yang ditunjukkan pada gambar berikut :

W = W1 + W2 + W3

W = F1.s.cos 1 + F2.s.cos 2 + F3.s.cos 3

dengan :

W1 = F1.s.cos 1

W2 = F2.s.cos 2

W3 = F3.s.cos 3

atau W = F.s.cos

D.4. Hubungan Usaha dan Energi Kinetik

Sebuah benda dengan massa = m, berada pada bidang datar tanpa

gesekan, pada benda bekerja gaya F konstan , seperti pada gambar.

Resultante gaya dinyatakan dalam :

Dan usaha dinyatakan :

Fv2v1

S

Dari persamaan :

W = 2.a.s

Dan

W = (v2)2 – (v1)2

½ (mv2)2 – ½ (mv1)2 = Ek2 – Ek1 = Ek

E. DAYA dan EFISIENSI

P = W / t = F. s/t

P = F.v

Efisiensi = rasio antara daya keluaran dan daya masukan, secara

matematik dinyatakan dalam persamaan :

Efisiensi tidak punya satuan maupun dimensi.

Satuan kWh = kilowattjam adalah satuan energi,

Satuan daya = kilowatt (KW ) /.watt (W).

Contoh :

Sebuah benda kecil bermassa m diletakan pada pada suatu bidang

datar di titik O. Benda tersebut diberi kecepatan awal mendatar v0.

Hitung daya rata-rata yang dilakukan oleh gaya gesekan selama

gerakan (hingga ia berhenti), bila koefisien gesekan μ = 0,27, m = 1,0

kg, dan v0 = 1,5 m/s

Solusi :

Daya rata-rata oleh gaya gesekan adalah usaha yang dilakukan oleh

gaya gesekan dibagi dengan waktu total.

Waktu total diperoleh dari :

Dari persamaan : F = m.a a = F / m = .g

Sehinggaq besarr daya rata-2 :

P

F. HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK Usaha yang dilakukan gaya gravitasi dari titik ke titik lain, tidak

bergantung pada jalan yang ditempuh.

Jumlah energi kinetik (Ek) dan energi potensial (Ep) dalam medan

gravitasi = konstan

Jumlah energi kinetik + jumlah energi potensial = energi mekanik (Em)

Jumlah energi kinetik dan energi potensial dititik 1 = di titik 2, sehingga :

Em = Ek + Ep = konstan

Em = konstan

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

½ mv12 + mgh1 = ½ mv2

2 + mgh2 = Em

HUKUM KEKALAN ENERGI MEKANIK

Jika W = positif Ek1 > Ek2 , Em

Jika W = negatif Ek1 < Ek2 , Em

Solusi :

Berlaku hukum kekekalan energi, bahwa :Berlaku hukum kekekalan energi, bahwa :

En.kinetik yang hilang + usaha lok = kenaikan gesekan + usaha En.kinetik yang hilang + usaha lok = kenaikan gesekan + usaha gesekangesekan

Kemiringan = 1 % Kemiringan = 1 % setiap 1 m permukaan akan naik 0,01 m, setiap 1 m permukaan akan naik 0,01 m,

Sehingga hSehingga hf f – h– hoo = 0,01 m = 0,01 m

Dan jarak yang ditempuh KA adalah Dan jarak yang ditempuh KA adalah

s = 277 ms = 277 m

Solusi :Solusi :

Balok bergerak lurus beraturan, Balok bergerak lurus beraturan,

sehingga : sehingga :

Usaha total = energi linetik = 0Usaha total = energi linetik = 0

Wt = EkWt = Ek11 – Ek – Ek22 = 0 = 0

atau atau

Wt = Wt = Ek = 0Ek = 0

Wt = WWt = WFF + W + Wgg = 0 = 0 W WFF = - W = - Wgg = = Ep Ep

WWFF = mgh = .................. = mgh = ..................