fisika dasar pertemuan 6

8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6

1/21

Energi

PotensialKemampuan melakukan kerja karenaposisi atau letak disebut energipotensial. Sebagai contoh, benda yang

terletak pada ketinggian tertentuberpotensi untuk jatuh. Pada saat bendatersebut jatuh, berarti telah mengubah

energi poteansialnya menjadi energikinetik. Pengertian energi potensialhanya berhubungan dengan gayakonservatif.


2/21

A. Energi Potensial Gravitasi

Besar gaya gravitasi (gayaberat) yang dialami oleh

sebuah benda yang beradadekat permukaan bumi ditulissebagai:


3/21

Di dekat permukaan bumi g dianggapkonstan. Besarnya kerja diperlukan untukmemindahkan suatu benda bermassa dariketinggian h ke ketinggian h! diatas

permukaan bumi diperoleh sebagai"


4/21

Gambar 5 Kerja oleh perpindahan benda dari h


5/21

Dalam hal ini besaran mgh, merupakanbesaran energi yang tersimpan pada benda

tersebut pada posisi ketinggian h. #lehkarena itu besaran mgh dinamakan energipotensial gravitasi suatu benda yangmassanya m diba$ah percepatan gravitasi gyang terletak pada jarak h dari suatukerangka acuan.

Karena itu

Ep % mgh


6/21

Gambar 6 Benda bermassa m berjarak r dari pusatbumi


7/21

&ika posisi jauh dari permukaanbumi, maka gaya gravitasi tidak lagikonstan, melainkan berubahmenurut hubungan


8/21

Kerja yang dilakukan bila benda tersebut

berpindah dari posisi r ke r! diberikan oleh"

' adalah konstanta gravitasi, (Badalah massa bumi, disebut energi

potensial bumi. Sedangkan potensialgravitasi ) didefenisikan sebagai usahayang diperlukan untuk memba$a satu

satuan massa dari tak berhingga ke rdalam ruang dimana medan tidaklenyap, maka"


9/21

B. Energi Potensial Pegas

Seperti yang telah diturunkan pada persamaan(3.5), bila dalam keadaan posisi seimbang(kendur) panjang pegas x0. Pegas kemudian

diberi gaya F sehingga pegas bertambah

panjang menjadi x maka pegas akanmemberikan gaya perlawanan sebesar F = -k (x- x0) yang berarti bahwa gaya yang diberikan

pada pegas F = -F'= k(x - x0). Kerja yang

dilakukan untuk merubah panjang pegas dari x0 menjadi x diberikan oleh:


10/21

Gambar 7 Perubahan panjang pegas mengha-

silkan kerja


11/21

Bila x=xo merupakan posisi awal benda

(x=0), berarti:

W=(1/2)kx2

Menurut persamaan di atas, untuk mengubahpanjang pegas sejauh x maka harus dilakukanusaha sebesar (1/2)kx2. Bila pegas dilepaskandari kedudukan simpangannya, maka pada

pegas terdapat potensi (kemampuan) untukmengendalikan pegas ke keadaan awal. Hal ini berarti bahwa jika perubahan panjang pegasadalah x, maka pegas menyimpan energi

potensial (Ep) sebesar (1/2)kx2

.


12/21

Hukum Kekekalan Energi

Kerja yang dilakukan oleh gaya-gaya yang bersifat konservatif adalah memindahkanenergi dari perilaku gaya menjadi energitersimpan. Jika bendanya bergerak, maka

energi kinetiknya akan dirubah menjadi energipotensial. Jadi dalam persoalan ini adatransfer (alih) energi dari energi kinetikmenjadi energi potensial atau sebaliknya

tanpa adanya kehilangan energi.


13/21

Jadi kerja melawan gaya tidak membuangenergi, atau dengan kata lain jumlah

energi kinetik dan energi potensial selalukonstan. Ciri khas dari gaya konservatifadalah bahwa kerja yang dilakukan pada

suatu lintasan tertutup adalah samadengan nol atau:


14/21

Arti fisis dari persamaan tersebut adalahenergi yang lenyap dalam suatu proses

tertutup senantiasa sama dengan nol sejauh

gaya-gaya yang bekerja adalah gaya

konservatif. Ini berarti bahwa: d(Ek+Ep) = 0

atau,

EK+EP = konstan

Untuk dua keadaan yang kondisi mekaniknya berbeda akan berlaku

EK1+EP1 = EK2+EP2

Persamaan tersebut dikenal sebagai hukumkekekalan energi


15/21

Daya

Menurut definisi daya adalah banyaknya kerja

yang dilakukan per satuan waktu. Daya rata-rata yang diberikan pada suatu benda adalahkerja total yang dilakukan benda dibagidengan waktu total yang dipergunakan untukmelakukan kerja yang dimaksud. Andaikan besarnya kerja yang dilakukan dalam selang waktu t adalah W, maka daya rata-rata adalah:

daya sesaat


16/21

Buat untuk sistem yang berputar dengankecepatan dengan M adalah momen gaya.

Sistem satuan internasional satuan dayadinyatakan dengan Joule/det yang disebut Watt. Satuan lain yang sering digunakanuntuk peralatan berat adalah satuan tenaga

kuda (Horse Power) Hp dimana 1 Hp 746 Watt.Dari hubungan diatas maka kerja dapat puladinyatakan daya kali waktu dan yang seringdigunakan adalah kilo-Watt (KWh). Satu kilo

watt adalah kerja yang dilakukan oleh suatusistem yang bekerja dengan daya konstan 1kilowatt selama satu jam.


17/21

Contoh Soal:Sebuah mobil menggunakan daya

sebesar 150 hp bergerak dengankecepatan 72 km/jam berapa gayadorong mesin pada saat tersebut.

Jawab: F = 150 x746 watt

F = 5595 N


18/21

Sebuah elevator massa 500 kg, dirancanguntuk mengangkut penumpang maksimum25 orang dengan massa rata-rata per orang

60 kg, pada suatu gedung bertingkat 25. Bilatinggi gedung untuk tiap tigkatnya 4 m dandibutuhkan waktu 20 detik dalammenempuh 25 tingkat, Hitung

a. daya minimum yang diperlukan elevator b. daya yang diperlukan jika efisiensi mesin50 %

Soal-soal:

Pertama


19/21

Sebuah benda massa 0,2 kg dijatuhkan dariketinggian 50 cm menimpa sebuah pegas yangdipasang vertikal dengan konstanta k = 150N/m. Hitunglah:Kecepatan benda pada saat mengenai ujungpegas.Berapa jauh pegas akan tertekan bila g = 10

m/s2.

Kedua


20/21

Sebuah balok bermassa 10 kg didorong keatas bidang miring dengan sudut kemiringan37o dengan kecepatan awal 5 m/s. Balok berhenti setelah menempuh jarak 2 m

kemudian meluncur kembali ke kaki bidangmiring. Hitunglah;a. Koefisien gesekan antara balok dan bidangmiring.

b. Kecepatan dan percepatan balok pada saatmencapai kaki bidang miring.

Ketiga


21/21

Sebuah bola kehilangan 15% energinya padasaat melenting kembali ke arah datangnya bola. Berapa kecepatan awal yang harus

diberikan agar bola melenting kembali ketinggi semula.

Keempat

fisika dasar pertemuan 6

Documents