USAHA, ENERGI dan DAYA

Dalam kehidupan sehari-hari kata usaha mempunyai arti sangat luas, misalnya: usaha seorang anak untuk menjadi pandai, usaha seorang pedagang untuk memperoleh laba yang banyak, usaha seorang

montir untuk memperbaiki mesin dan sebagainya. Jadi dapat disimpulkan usaha adalah segala kegiatan yang dilakukan untuk mencapai tujuan.     Dalam ilmu fisika, usaha mempunyai arti, jika sebuah benda

berpindah tempat sejauh d karena pengaruh F yang searah dengan perpindahannya seperti gambar

USAHA01

Gambar 4.1 Ilustrasi tentang definisi usaha(W) = gaya (F) dikalikan dengan perpidahan (s)

, maka usaha yang dilakukan sama dengan hasil kali antara gaya dan perpindahannya, secara matematis

dapat ditulis sebagai berikut:

W = F . s

Jika gaya yang bekerja membuat sudut Į terhadap perpindahannya (Gambar 4.1), usaha yang dilakukan adalah hasil kali komponen gaya yang searah dengan perpindahan (Fcos θ) dikalikan dengan perpindahannya (s). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut

W = F . s cos α       (4.2)

Keterangan :

W = usaha   (joule)

F = gaya (N)

s = perpindahan (m)

α = sudut antara gaya dan perpindahan

Catatan :

Jika ada beberapa gaya yang bekerja pada sebuah benda, maka usaha total yang diperoleh atau dilepaskan benda tersebut sebesar: Jumlah usaha yang dilakukan tiap gaya, atau usaha yang dilakukan oleh gaya resultan.

Contoh Soal 1:

Sebuah benda berada di atas bidang datar, karena pengaruh gaya 140 N benda mengalami perpindahan sejauh 5 m, berapa usaha yang dilakukan ? apabila :

  1. Gaya mendatar
  2. Gaya membuat sudut 60o terhadap bidang horisontal

Penyelesaian:

Diketahui:

F = ………………

s = …………….

Ditanyakan:

  1. W (gaya mendatar) …?
  2. W (gaya membuat sudut 60o dengan bidang horisontal) ..?

Jawab:

  1. W = F. s = ……. X ………. = …………. N.m = …………… joule.
  2. W = Fcos α x s = ……… N. ……….x ……… m = ….. …… ….. = ……… joule.

Daya

Daya (P) adalah usaha yang dilakukan tiap satuan waktu, secara matematis dituliskan sebagai berikut:

USAHA01

keterangan :

P = daya (watt)

W = usaha (joule)

t = waktu (s)

Satuan lain adalah: 1 hp = 1 DK = 1 PK = 746 watt , hp = Horse power; DK = daya kuda; PK = Paarden Kracht 1 Kwh adalah satuan energi yang setara dengan = 3,6 .106 watt.detik = 3,6 . 106 joule

Contoh Soal :

Sebuah mesin pengangkat mengangkat barang yang massanya 3 Kg setinggi 10 meter selama 20 s. Berapa daya mesin itu (percepatan gravitas di tempat itu 10 m/s2)

Penyelesaian:

Diketahui:

m = …….Kg

h = …….. m

t = ……… s

g = …….. m/s2

Ditanyakan: P …?

Jawab:

Usaha yang diberikan mesin pengangkat digunakan untuk menambah energi potensial barang, sehingga berlaku:

W = m.g.h = …… kg x ……. m/s2 x ……. m

W = ………….. joule

P = W/t

P = ……… joule /………. s =

P = …………… watt

Ingat 1 hp = 746 watt,

jadi 1 watt = 1/746 hp,

maka ………… watt sama dengan ……….. /………… = ……………… hp.

Energi

Besarnya energi suatu sistem sama dengan besarnya usaha yang mampu ditimbulkan oleh sistem tersebut. Oleh karena itu, satuan energi sama dengan satuan usaha dan energi juga merupakan besaran

Dalam fisika, energi dapat digolongkan menjadi beberapa

macam antara lain:

  1. Energi mekanik ( ………………………………. Dan …………………………….)
  2. Energi ……….
  3. Energi …………..
  4. Energi ………….
  5. Energi …………..
  6. Energi ……………

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan yang terjadi hanyalah ransformasi/perubahan suatu bentuk energi ke bentuk lainnya, misalnya dari energi mekanik diubah menjadi energi listrik pada air terjun.

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh setiap benda yang bergerak. Energi kinetik suatu benda besarnya berbanding lurus dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya.

usaha02

Keterangan :

Ek = Energi kinetik   (joule)

m = massa benda   (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

Usaha = perubahan energi kinetik.

W = ‘Ek = Ek2 – Ek1

Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh tempatnya (kedudukannya). Energi potensial ini juga disebut energi diam, karena benda yang diam pun dapat memiliki energi potensial.   Sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini.

usaha02

Gambar energy potensial grafitasi

Jika tiba-tiba tali penggantungnya putus, benda akan jatuh, sehingga dapat dikatakan benda melakukan usaha, karena adanya gaya berat(w) yang bekerja sejauh jarak tertentu, misalnya h. Besarnya energi potensial benda sama dengan usaha yang sanggup di gaya beratnya selama jatuh menempuh jarak h.

Ep = w.h = m.g.h

Keterangan :

Ep = Energi potensial       (joule)

w = berat benda       (N)

m = massa benda       (kg)

g = percepatan gravitasi     (m/s2)

h = tinggi benda     (m)

Energi Mekanik

Energi mekanik (Em) adalah jumlah antara energi kinetik dan energi potensial suatu benda.

EM = Ek + Ep

 

Karena energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan atau energi itu kekal, maka berlaku hukum Kekekalan Energi. maka berlaku hokum Kekekalan Energi Mekanik yang dituliskan.

Em1 = Em2

Ek1 + Ep1 =   Ek2 + Ep2

Contoh soal:

Sebuah bendabermassa 10 Kg berada pada ketinggian 100 m dari atas permukaan tanah kemudian dilepas jika percepatan grafitasi bumi 10 m/s2 . Tentukanlah:

  1. Berapa energy potensial dan kinetic pada ketinggian 100 m
  2. Berapa energy potensial dan kinetic pada ketinggian 0 m

One thought on “USAHA, ENERGI dan DAYA

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s