11/19/2016

1

Tujuan Pembelajaran :Tujuan Pembelajaran :

1.1. Menunjukan bentukMenunjukan bentuk--bentuk energi dan contohnya dalam kehidupan bentuk energi dan contohnya dalam kehidupan seharisehari--harihari

2.2. Mengaplikasikan konsep energi dan perubahannya dalam kehidupan Mengaplikasikan konsep energi dan perubahannya dalam kehidupan seharisehari--harihari

3.3. Merancang percobaan sederhana tentang perubahan bentuk energiMerancang percobaan sederhana tentang perubahan bentuk energi

4.4. Membedakan konsep energi kinetik dan energi potensialMembedakan konsep energi kinetik dan energi potensial

5.5. Menjelaskan adanya energi potensial dan energi kinetik pada suatu benda Menjelaskan adanya energi potensial dan energi kinetik pada suatu benda yang bergerakyang bergerak

6.6. Menunjukan konsep kekekalan energiMenunjukan konsep kekekalan energi

7.7. Menunjukan hubungan usaha, gaya dan perpindahan Menunjukan hubungan usaha, gaya dan perpindahan

8.8. Menjelaskan kaitan antara energi usahaMenjelaskan kaitan antara energi usaha9.9. Menunujukan kegunaan beberapa pesawat sederhana yang sering Menunujukan kegunaan beberapa pesawat sederhana yang sering

digunakandalam kehidupan seharidigunakandalam kehidupan sehari--harihari

Coba diskusikan !Coba diskusikan !

�� Mengapa kita merasa lelah setelah Mengapa kita merasa lelah setelah berlari ?berlari ?

�� Mengapa tubuh kita menjadi lemas Mengapa tubuh kita menjadi lemas jika lapar ?jika lapar ?

�� Pada saat terjadi pemutusan aliran Pada saat terjadi pemutusan aliran listrik, mengapa kita tidak dapat listrik, mengapa kita tidak dapat menghidupkan lampu dan televisi ?menghidupkan lampu dan televisi ?

�� Mengapa batu akan pecah bila Mengapa batu akan pecah bila dipukul palu ?dipukul palu ?

�� Mengapa memotong kain lebih Mengapa memotong kain lebih mudah jika menggunakan gunting ?mudah jika menggunakan gunting ?

Pernahkah kamu mendengar kata

usaha !

Apakah artinya usaha ?

Apakah betul si ibu tersebut melakukan usaha ?

� ``Saya sedang

usaha agar

memperoleh

uang

11/19/2016

2

BERSEPEDA

KINCIR ANGIN

PESAWAT TERBANG

Pengertian Energi :Pengertian Energi :

�� Adalah kemampuan untuk Adalah kemampuan untuk melakukan usaha. melakukan usaha.

�� Usaha sama dengan hasil perkalian Usaha sama dengan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahanantara gaya dengan perpindahan

Bentuk energi1. Energi kimia, adalah energi yang tersimpan dalam

bahan makanan

2. Energi cahaya dan energi panas,adalah energi dari benda yang menghasilkan cahaya dan panas

3. Energi listrik, adalah energi ditimbulkan oleh arus listrik.

4. Energi Bunyi, adalah energi yang dihasilkan oleh benda yang bergetar.

5. Energi potensial, adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya.

6. Energi kinetik, adalah energi yang dimiliki benda saat bergerak.

HUKUM KEKEKALAN ENERGI :

“ ENERGI TIDAK DAPAT DICIPTAKAN DAN TIDAK DAPAT DIMUSNAHKAN, HANYA DAPAT BERUBAH BENTUK MENJADI BENTUK ENERGI YANG LAIN “

11/19/2016

3

Perubahan bentuk energi

• Energi listrik menjadi energi cahaya

( arus listrik lampu nyala )

• Energi listrik menjadi energi panas

( arus listrik strika listrik )

• Energi gerak menjadi energi kalor

( dua benda digesekan menjadi panas )

• Energi gerak menjadi energi bunyi

( senar gitar di petik ----- bunyi )

• Energi kimia menjadi energi listrik

( accu / aki atau baterai )

Energi Mekanik ( Em )

A. Energi Potensial ( Ep )

Ep = Energi potensial ( Joule )

m = massa benda ( kg )

g = percepatan gravitasi bumi ( m / s2 )

h = ketinggian benda ( m )

Ep = m.g.h

LANTAI

h

Em = Ep

Em=Ep+Ek

Em=Ek

B. Energi kinetik ( Ek )B. Energi kinetik ( Ek )

Ek = ½ mv2

Ek = Energi kinetik ( Joule )

m = massa ( kg )

V = percepatan ( m / s )

Em = Energi potensial + Energi kinetik

Em = mgh + ½ mv2

CONTOH SOAL :1. Tentukan energi kinetik sebuah sepeda yang

sedang melaju pada 5 m/s2. Massa sepeda

berikut pengendaranya adalah 60 kg.

Penyelesaian

Diket : m = 60 kg

v = 5 m/s2

Dit. Ek = <<< ?

Jawab : Ek = ½ m.v2

= ½ x 60 kg x 5² m/s2

= 750 Joule

11/19/2016

4

2. Sebuah benda bermassa 0,1 kg dijatuhkan dari

ketingiaan10 m

( g = 10 m/s2 )

a. Berapa energi potensial dan energi

kinetik benda mula-mula ?

b. Berapa energi potensial dan energi

kinetik benda saat menyentuh lantai ?

c. Berapa energi potensial, energi kinetik dan

kecepatan benda saat berada pada

ketinggian 5 m ?

d. Berapa kecepatan benda pada saat

menyentuh lantai ?

Penyelesaian

Diket : m = 0,1 kg

h = 10 m

g = 10 m/s2

vo = 0 m/s2

Dit : a. Ep mula-mula = <.

b. Ep dan Ek saat menyentuh lantai ...

c. Ep, Ek, dan v pada saat h = 5 m

d. v pada saat menyentuh lantai

Jawab :

a. Ep = m x g x h

= 0,1 kg x 10 m/s2

x 10 m

= 10 Joule

Ek = 0

b. Pada saat menyentuh lantai ( h = 0 )

Em = Ek = 10 Joule

c. Pada saat h = 5 m

Ep = m x g x h

= 0,1 kg x 10 m/s2 x 5 m

= 5 Joule

d. Em = Ep + Ek

10 = 5 + Ek

Ek = 5

Ek = ½ x m x v2

5 = ½ x 0,1 x v2

v2

= ½ x 0,1

5

v = V0,01 = 0,1 m/s2

3. Tentukan energi sebuah bola volley

bermassa 800 gram ( 0,8 kg ) yang sedang

bergerak dengan kecepatan 2,5 m/s2

4. Sebuah balok bermassa 2 kg berada pada

ketinggian 5 m. Jika percepatan gravitasi 10

m/s2, tentukan energi potensial balok tersebut

terhadap tanah ?

5. Sebuah batu bermassa 2,5 kg dipegang pada

jendela sebuah gedung tinggi yang berada 40

m diatas permukaan tanah. Berapakah energi

potensial yang dimiliki batu ? ( g = 9,8 m/s2

)

11/19/2016

5

� Persoalan gerak yang melibatkan gaya

konstan � Dinamika

� Persoalan gerak yang melibatkan gaya

yang tidak tetap:

�F(x) � Usaha dan Energi

�F(t) � Momentum

Usaha� Usaha adalah suatu

besaran skalar yang diakibatkan oleh gaya yang bekerja sepanjang lintasan

∫∫∫

∫

++=

•=→

2

1

2

1

2

1

2

1

21

)()()(

)(

dzsFdysFdxsF

sdsFW

zyx

rr

z

x

y

F

ds

2

1

Usaha sebagai Luas

F

x

Wg

∆s

W = F * ∆s

dW = F(s) d s

∫=2

1

)(x

x

dxxFW

11/19/2016

6

Energi

� Kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja

� Bentuk dari energi:

� Energi kinetik

� Energi potential: gravitasi, pegas, listrik

� Panas

� dll

� Energi ditransfer kepada benda � Usaha positif

� Energi ditransfer dari benda � Usaha negatif.

.

Satuan Usaha dan Energi

N.m (Joule) Dyne-cm (erg)

= 10-7 J

BTU = 1054 J

calorie = 4.184 J

foot-lb = 1.356 J

eV = 1.6x10-19 J

cgs Lainnyamks

Gaya × Jarak = Usaha

Newton ×

[M][L] / [T]2

Meter = Joule

[L] [M][L]2 / [T]2

Usaha dan Energi Kinetik� Jika gaya F selalu tetap, maka percepatan a

akan tetap juga, sehingga untuk a yang tetap:

∆x

FF

v1 v2 aa

ii

m

2

1

2

2

2

1

2

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

21

21

21

21

)(

mvmvmvvmvdvdvm

dt

sdvmdsd

dt

vdmsdsFW

−===•=

•=•=•=

∫∫

∫∫∫→

rr

rrr

rrr

Teorema Usaha – Energi kinetik

Usaha yang dilakukan pada benda akan

mengakibatkan perubahan energi kinetik

dari benda tersebut

KWnet ∆= 12 KK −= 2

1

2

22

1

2

1mvmv −=

11/19/2016

7

Jenis Gaya

� Gaya Konservatif

Contoh : Gaya Gravitasi, Gaya Pegas, dll

� Gaya non Konservatif

Contoh : Gaya Gesek, dll

Usaha yang dilakukan oleh Gaya

Konservatif

Tidak dibergantung kepada lintasan yang diambil

W1 � 2

W2 � 1

Sehingga:

�Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif

sebanding dengan negatif perubahan energi

potensialnya

�Gaya konservatif adalah minus gradient dari energi

potensialnya

1

2

0)(122111 =•=+= ∫→→→ sdsFWWWrr

PEWsFWW k −∇=∇=⇒−= →→ )(1221

r

Usaha yang dilakukan oleh gaya

gravitasi

� Wg = Fi ∆s = mg ∆s cos θ

= mg∆y

Wg = mg∆y

hanya bergantung pada ∆y !

jj

m

∆ss

mgg

∆y

θ

m

Usaha yang dilakukan oleh gaya

gravitasi

Bergantung hanya pada ∆y,

bukan pada lintasan yang

diambil !

m

mg g

∆y

W = W1 + W2 + . . .+ Wn

∆r

= Fii ∆r

= F ∆y

∆rr11∆rr22

∆rr33

∆rrnn

= FFii ∆rr 1+ FFii ∆rr2 + . . . + FFii ∆rrn

= FFii (∆rr11 + ∆rr 2+ . . .+ ∆rrnn)

Wg = mg ∆y

jj

11/19/2016

8

Usaha yang dilakukan pada Pegas

Pada pegas akan bekerja gaya sbb:

xkF −=F(x) x2

x

x1

-kxPosisi awal

F = - k x1

F = - k x2

Pegas (lanjutan<)

Ws

F(x) x2

x

x1

-kx

( )2

1

2

2s

2

2

1W

2

1

)(

)(

2

1

2

1

2

1

xxk

kx

dxkx

dxxFW

x

x

x

x

x

xs

−−=

−=

−=

=

∫

∫

Energi

Potensial

Pegas

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Σ Energiawal = Σ Energiakhir .

� Berlaku pada sistem yang terisolasi

�Proses pengereman ada energi yang berubah menjadi panas (hilang)

� Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan

� Hanya bentuk energi yang berubah

�Contoh: Energi potensial � Energi Kinetik (benda jatuh bebas)

Gerak Bandul Fisis

Pada kasus ini dapat terlihat perubahan antara energi kinetik (KE) dan energi potensial (PE) pada bandul.

v

h1 h2

m

KE2 + PE2 = KE1 + PE1

11/19/2016

9

Jet Coaster

R

v

mg

N

v

KE2 + PE2 = KE1 + PE1

Usaha oleh Gaya Non-KonservatifBergantung kepada lintasan yang diambil

A

B

Lintasan 1

Lintasan 2

Wlintasan 2 > Wlintasan 1.

Contoh:

Gaya gesek adalah

gaya non-konservatif

D

Ff = -µkmg

Wf = FFf • D• D = -µkmgD.

Gerak pada permukaan kasar

Hitunglah x!

x

d µk

Hukum Kekekalan Energi Umum

Dimana WNC adalah usaha yang dilakukan oleh

gaya non konservatif

WNC = ∆KE + ∆PE = ∆E

∆E TOT = ∆KE + ∆PE + ∆Eint = 0

Dimana ∆Eint adalah perubahan yang terjadi pada

energi internal benda ( perubahan energi panas)

dan ∆Eint = -WNC

11/19/2016

10

Diagram Energi Potensial

0 x

U

m

xx 0 x

U

FF

m

x

FF

0 x

U

m

x

2

2

1kxPEs =

F = -dPE/dx

= - {slope}

Keseimbangan

Kita meletakan suatu

balok pada permukan

kurva energi potensial:

U

x0

Stabil

unstabil

netral

a. Jika posisi awal pada titik stabil maka balok tersebut akan bergerak bolak-balik pada posis awalnya

b. Jika posisi awal pada titik unstabil maka balok tidak akan pernah kembali keadaan semulanya

c. Jika posisi awal pada titik netral maka balok tersebut akan bergerak jika ada gaya yang bekerja padanya

Daya

Daya adalah laju perubahan

usaha yang dilakukan tiap detik

θcos

..

dt

dW

vF

vFdt

sdFDaya

=

===

FF

∆rr

vv

θθ

Satuan SI dari daya

1 W = 1 J/s = 1 N.m/s1

1 W = 0.738 ft.lb/s

1 horsepower = 1 hp = 746 W

11/19/2016

11

11/19/2016

12

11/19/2016

13

11/19/2016

14

11/19/2016

15

11/19/2016

16