Download - Usaha, energi dan daya
USAHA, ENERGI DAN DAYA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI PADANG
2016
USAHA
ENERGI
DEMONSTRASI
DAYA
Kelompok 8
Dosen : Drs. H.Asrizal.M.Si
Liza ResnitaVera Yunita Nasution
Zainul AdhaLATIHAN
Mengapa mobil jeep ini sanggup menarik benda yang sangat berat?
Apakah yang dilakukanorang pada gambar?
Semua kegiatan yang ditunjukan gambar adalah USAHA.Apa itu Usaha?
USAHA
Pengertian UsahaUsaha didefinisikan sebagai hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan komponen gaya pada arah perpindahan.
F cos
F sin F
s
Besarnya usaha W = (F cos ) . s
Contoh dari konsep usaha
Keterangan :W= usaha (J)F = gaya (N)s = perpindahan yang dilakukan (m) = sudut yang dibentuk oleh gaya dan perpindahan.(0)
Usaha yang dilakukan:Berbanding lurus dengan besarnya gaya;Berbanding lurus dengan perpindahan benda;Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan bendaHubungan arah gaya dan perpindahan:
Jika = 0, arah gaya berimpit dengan arah perpindahan,W = F . SJika = 90, arah gaya tegak lurus dengan arah perpindahan, cos 90 = 0, dikatakan gaya tidak melakukan usahaJika s = 0, berarti gaya tidak menyebabkan benda berpindah, maka usaha yang dilakukan nol. Misal anda mendorong tembok, tembok tidak bergerak maka dalam hal ini anda tidak melakukan usaha.
W = (F cos ) . s
Please, Listen Joule Unit History
Carefully!
Contoh soal
Untuk menarik sebuah koper beserta isinya seperti pada Gambar diperlukan gaya sebesar 22 N. Berapakah usaha yang diberikan oleh gaya itu, jika sudut antara gaya dengan perpindahan 60o dan balok bergeser sejauh 3 m?
Gambar 1. wanita menarik koper
Diketahui: F = 22 Nθ = 60o
s = 3 m
Ditanya: W = …?
W =
Jawab: W = F s cos θ = 22 N . 3 m . Cos 60o
= 66 . 0,5 N.m 33 N.m = 33 Joule
Jawaban:
Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usahaSuatu benda dikatakan memiliki energi jika benda tersebut dapat melakukan usaha.
ENERGI
ENERGI KINETIK
Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya.
Energi kinetik suatu benda besarnya berbanding lurus dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya. Secara matematika ditulis sebagai berikut:
dengan,
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
Ek = Energi kinetik (joule)
2..21 vmEk
Gambar 2. kincir angin
Berdasarkan Hukum II Newton, diketahui bahwa percepatan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa.
Maka usaha yang dilakukan pada benda adalah
jikadengan,F = gaya (N)s = perpindahan (m)
m = massa benda (kg)
maka
a = percepatan benda (m/s2)
W = F . s F= m.a W = m . a . s
Jika gaya F bekerja pada benda, benda tersebut akan bergerak berubah beraturan (GLBB), sehingga berlaku
atau
dengan,
V0 = kecepatan awal benda (m/s)
Vt = kecepatan akhir benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)s = perpindahan (m)
Vt2= V0
2 + 2as s= Vt2 -V0
2 / 2as
Sehingga persamaan usaha pada benda menjadi
Dengan demikian, didapat hubungan usaha dan energi kinetik, yaitu
aVVmaW t
2
20
2
20
2
21
21 mVmVW t
0kkt EEW
Contoh Soal
• Seekor burung mempunyai massa 2 kg, terbang dengan kecepatan 5 m/s. Berapakah energi kinetiknya?
Ek = ½ mv2
= ½ • 2kg • (5m/s)2
= ½ • 2kg • 25 m2/s2
= 25 joules
Energi potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda karena kedudukannya atau keberadaannya.
ENERGI POTENSIAL
Gambar 3. animasi energi potensial
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh tempat kedudukannya (ketinggian).
Energi Potensial Gravitasi
dengan,
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = tinggi benda (m)Ep = energi potensial gravitasi (Joule)
hhgmEp ..
Gambar 4. animasi energi potensial grafitasi
Energi Potensial Pegas
Energi potensial yang dimiliki pegas atau benda elastis besarnya berbanding lurus dengan konstanta pegas k dan kuadrat simpangannya.
Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan berikut
dengan,
k = konstanta pegas (N/m)
Δx = simpangan (m)
Ep = energi potensial pegas (Joule)
2..21 xkEp
Let’s See Animation Video
ENERGI MEKANIK DAN DAYA
Let’s Watch This Video!
Demonstrasi Alat SederhanaEnergi Potensial
Let’s See This Video Carefully!
Latihan
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak pada permukaan licin dengan kecepatan awal 2 m/s dan dikerjakan usaha sebesar 21 Joule. Kecepatan akhir benda tersebut adalah ...
A. 3 m/s C. 5 m/s E. 7 m/sD. 6 m/sB. 4 m/s
Pilihlah salah satu jawaban yang benar!
MAAF,COBA LAGI!
Seorang pekerja mendorong benda dengan gaya mendatar 150 N dan benda berpindah sejauh 5 meter, maka usaha yang dilakukannya sebesar ….
A. 30 J C. 155 J E. 750 J
D. 450 JB. 145 J
MAAF,COBA LAGI!
Untuk menggeser sebuah lemari dengan massa 10 kg diperlukan usaha sebesar 400 J. Jika g = 10 m/s2, besarnya perpindahan lemari adalah ….
A. 2 m C. 6 m E. 10 m
D. 8 mB. 4 m
MAAF,COBA LAGI!
Sebuah gaya F menarik balok dengan arah α (tan α = ) terhadap bidang horizontal. Untuk menggeser balok sepanjang bidang horizontal sejauh 50 meter, usaha yang dilakukan gaya tersebut 750 joule. Besar gaya F adalah ….
A. 15 N C. 16,25 N E. 18 N
D. 17,25 N
B. 15,75 N
MAAF,COBA LAGI!
Sebuah balok dikaitkan pada ujung sebuah pegas. Ujung pegas lainnya dikaitkan ke langit-langit. Kemudian balok ditarik dengan gaya F sehingga memiliki energi potensial U. Jika balok tersebut ditarik dengan gaya 2F, maka energi potensial balok menjadi ….
A. ¼ U C. U E. 4 UD. 2 UB. ½ U
MAAF,COBA LAGI!
REFERENSI :
Ekowati, Evelyn. 2007. Fisika untuk SMA kelas XI Program Ilmu Alam. Surakarta : Penerbit CV. Haka MJ.
Kanginan, Martin. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XI Semester 1. Jakarta : Penerbit Erlangga
Kanginan, Martin. 2007. Seribu Pena untuk SMA Kelas XI. Jakarta : Penerbit Erlangga