fisika dasar pertemuan 6
Post on 07-Jul-2018
228 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
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.
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
2/21
A. Energi Potensial Gravitasi
Besar gaya gravitasi (gayaberat) yang dialami oleh
sebuah benda yang beradadekat permukaan bumi ditulissebagai:
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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"
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
4/21
Gambar 5 Kerja oleh perpindahan benda dari h
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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$ah percepatan gravitasi gyang terletak pada jarak h dari suatukerangka acuan.
Karena itu
Ep % mgh
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
6/21
Gambar 6 Benda bermassa m berjarak r dari pusatbumi
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
7/21
&ika posisi jauh dari permukaanbumi, maka gaya gravitasi tidak lagikonstan, melainkan berubahmenurut hubungan
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
8/21
Kerja yang dilakukan bila benda tersebut
berpindah dari posisi r ke r! diberikan oleh"
' adalah konstanta gravitasi, (Badalah massa bumi, disebut energi
potensial bumi. Sedangkan potensialgravitasi ) didefenisikan sebagai usahayang diperlukan untuk memba$a satu
satuan massa dari tak berhingga ke rdalam ruang dimana medan tidaklenyap, maka"
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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:
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
10/21
Gambar 7 Perubahan panjang pegas mengha-
silkan kerja
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
.
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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.
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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:
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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.
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
-
8/19/2019 Fisika Dasar Pertemuan 6
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
top related