U S A H A
Usaha adalah hasil kali komponen
gaya dalam arah perpindahan dengan perpindahannya.
Jika suatu gaya F menyebabkan
perpindahan sejauh
, maka gaya F melakukan usaha sebesar W, yaitu
W = F cos
a .
F
F cos
a
W = usaha
; F = gaya
;
= perpindahan
,
a = sudut antara gaya dan perpindahan
SATUAN
BESARAN
|
SATUAN MKS
|
SATUAN CGS
|
Usaha (W)
|
joule
|
erg
|
Gaya (F)
|
newton
|
dyne
|
Perpindahan ( )
|
meter
|
cm
|
1 joule = 107 erg
Catatan : Usaha (work)
disimbolkan dengan huruf besar W
Berat (weight) disimbolkan dengan huruf kecil w
Jika ada beberapa gaya yang
bekerja pada sebuah benda, maka usaha total yang dilakukan terhadap benda
tersebut sebesar :
Jumlah usaha yang dilakukan tiap
gaya, atau
Usaha yang dilakukan oleh gaya
resultan.
D A Y A
Daya (P) adalah usaha yang
dilakukan tiap satuan waktu.
P =
P = daya ; W =
usaha ; t = waktu
Daya termasuk besaran scalar yang
dalam satuan MKS mempunyai satuan watt
atau J/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
besarnya = 3,6 .106 watt.detik = 3,6 . 106 joule
KONSEP ENERGI
Suatu system dikatakan mempunyai
energi/tenaga, jika system tersebut mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha. Besarnya energi suatu
system sama dengan besarnya usaha yang mampu ditimbulkan oleh system tersebut.
Oleh karena itu, satuan energi sama dengan satuan usaha dan energi juga
merupakan besaran scalar.
Dalam fisika, energi dapat
digolongkan menjadi beberapa macam antara lain :
Energi mekanik (energi kinetik +
energi potensial) , energi panas , energi listrik, energi kimia, energi nuklir,
energi cahaya, energi suara, dan sebagainya.
Energi tidak dapat diciptakan dan
tidak dapat dimusnahkan yang terjadi hanyalah transformasi/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.
Ek = ½ m
v2
Ek = Energi kinetik ; m = massa benda ; v =
kecepatan benda
SATUAN
BESARAN
|
SATUAN MKS
|
SATUAN CGS
|
Energi kinetik (Ek)
|
joule
|
erg
|
Massa (m)
|
Kg
|
gr
|
Kecepatan (v)
|
m/det
|
cm/det
|
Usaha = perubahan energi kinetik.
W = DEk
= Ek2 – Ek1
ENERGI POTENSIAL GRAFITASI
Energi potensial grafitasi 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 tenaga potensial.
Sebuah benda bermassa m digantung
seperti di bawah ini.
g
h
Jika tiba-tiba tali
penggantungnya putus, benda akan jatuh.
Maka benda melakukan usaha,
karena adanya gaya berat (w) yang menempuh jarak h.
Besarnya Energi potensial benda
sama dengan usaha yang sanggup dilakukan gaya beratnya selama jatuh menempuh
jarak h.
Ep = w . h = m .
g . h
Ep = Energi potensial , w =
berat benda , m = massa benda ; g = percepatan grafitasi ; h = tinggi benda
SATUAN
BESARAN
|
SATUAN MKS
|
SATUAN CGS
|
Energi Potensial (Ep)
|
joule
|
erg
|
Berat benda (w)
|
newton
|
dyne
|
Massa benda (m)
|
Kg
|
gr
|
Percepatan grafitasi (g)
|
m/det2
|
cm/det2
|
Tinggi benda (h)
|
m
|
cm
|
Energi potensial grafitasi
tergantung dari :
percepatan grafitasi bumi
kedudukan benda
massa benda
ENERGI POTENSIAL PEGAS.
Energi potensial yang dimiliki
benda karena elastik pegas.
Gaya pegas (F) = k . x
Ep Pegas (Ep) = ½ k. x2
k = konstanta gaya pegas ; x = regangan
Hubungan usaha dengan Energi
Potensial :
W = DEp =
Ep1 – Ep2
ENERGI MEKANIK
Energi mekanik (Em) adalah jumlah
antara energi kinetik dan energi potensial suatu benda.
Em =
Ek + Ep
HUKUM KEKEKALAN ENERGI
MEKANIK.
Energi tidak dapat diciptakan dan
tidak dapat dimusnahkan.
Jadi energi itu adalah KEKAL.
Em1 = Em2
Ek1 + Ep1 = Ek2
+ Ep2
=====o0o======
LATIHAN SOAL.
*
Sebuah benda meluncur di atas papan kasar sejauh 5 m, mendapat
perlawanan gesekan dengan papan sebesar 180 newton. Erapa besarnya usaha
dilakukan oleh benda tersebut.
*
Gaya besarnya 60 newton bekerja pada sebuah gaya. Arah gaya membentuk
sudut 30o dengan bidang horizontal. Jika benda berpindah sejauh 50
m. Berapa besarnya usaha ?
*
Gaya besarnya 60 newton menyebabkan benda yang massanya 15 kg (g = 10
m/s2) berpindah horizontal sejauh 10 m. Berapa besarnya usaha dan
besarnya perubahan energi potensial.
*
Berapa besar usaha jika sebuah
elevator yang beratnya 2000 N dinaikkan setinggi 80 m ? Berapa besar
energi potensial elevator setelah dinaikkan ?
*
Berapa besar usaha untuk menaikkan 2 kg setinggi 1,5 m di atas lantai ?
Berapa besar energi potensial benda pada kedudukan yang baru ? (g = 10 m/s2)
*
Berapa besar gaya diperlukan untuk menahan 2 kg benda, tetap 1,5 m di
atas lantai dan berapa besar usaha untuk menhan benda tersebut selama 5 detik
( g = 9,8 m/s2)
*
Untuk menaikkan kedudukan benda yang massanya 200 kg ke tempat x meter
lebih tinggi, diperlukan kerja sebesar 10.000 joule. Berapa x ? (g = 9,8 m/s2)
*
Gaya besarnya 300 newton dapat menggerakkan benda dengan daya 1 HP.
Berapa besarnya kecepatan benda.
*
Berapa besar energi kinetik suatu benda yang bergerak dengan kecepatan
20 m/s, jika massa benda 1000 kg ?
*
Benda massanya 1 kg mempunyai energi kinetik besarnya 1 joule berapa
kecepatan benda ?
*
Benda yang massanya 2 kg (g = 9,8 m/s2) jatuh dari ketinggian
4 m di ats tanah. Hitung besar energi potensial benda dalam joule dan dalam
erg.
*
Benda massanya 5 kg, jatuh dari ketinggian 3 m di atas tanah ( g = 9,8
m/s2) Berapa energi kinetik benda pada saat mencapai tanah ?
*
Benda massanya m kg bergerak di atas papan kasar dengan kecepatan 10
m/s. Jika besarnya koefisien gesekan 0,25. Hitunglah waktu dan jarak yang
ditempuh benda setelah benda berhenti (g = 10 m/s2)
*
Sebuah bom yang massanya m kg ditembakkan dengan kecepatan 600 m/s oleh
meriam yang panjangnya 6 m. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk menembakkan
bom tersebut ?
*
Gaya besarnya 80 newton bekerja pada benda massanya 50
kg. Arah gaya membentuk sudut 30
o dengan
horizontal. Hitung kecepatan benda setelah berpindah sejauh 10 m.
*
Benda beratnya w Newton (g = 9,8 m/s2) mula-mula dalam
keadaan diam. Gaya besarnya 10 newton bekerja pada benda selama 5 detik. Jika
gaya telah melakukan usaha sebesar 2500 joule, berapa w dan berapa besarnya
daya dalam watt dan HP.
*
Benda yang massanya 2 kg sedang bergerak. Berapa besar usaha untuk :
menaikkan kecepatan benda dari 2
m/s menjadi 5 m/s
Menghentikan gerak benda yang
kecepatannya 8 m/s (g = 9,8 m/s2)
*
Kereta api beratnya 196.000 newton bergerak dengan kecepatan 54 km/jam.
Kereta api itu dihentikan oleh rem yang menghasilkan gaya gesek besarnya 6000
newton. Berapa besar usaha gaya gesek dan berapa jarak ditempuh kereta api
selama rem, bekerja (g = 9,8 m/s2)
*
Sebuah batu massanya 0,2 kg ( g = 9,8 m/s2) dilemparkan vertical ke
bawah dari ketinggian 25 m dan dengan kecepatan awal 15 m/s. Berapa energi
kinetik dan energi potensial 1 detik setelah bergerak ?
*
Di dalam suatu senapan angin terdapat sebuah pegas dengan konstanta
pegas 25.000 dyne/cm. Ketika peluru dimasukkan, per memendek sebanyak 2 cm.
Hitunglah berapa kecepatan peluru ketika keluar
dari senapan itu. Gesekan peluru dengan dinding senapan diabaikan, massa
peluru 5 gram.
*
Sebuah benda dijatuhkan bebas dari ketinggian 200 m jika grafitasi
setempat 10 m/s2 maka hitunglah kecepatan dan ketinggian benda saat
Ek = 4 Ep
*
Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 78,4 m (g = 9,8 m/s2)
Hitunglah keceptan benda waktu tiba di tanah ?
*
Sebuah peluru massa 10 gram mengenai paha dan menembus sedalam 3 cm
dengan kecepatan 600 m/s. Hitunglah gaya yang diderita paha tersebut.
====o0o====
U S A H A
Usaha adalah hasil kali komponen
gaya dalam arah perpindahan dengan perpindahannya.
Jika suatu gaya F menyebabkan
perpindahan sejauh
, maka gaya F melakukan usaha sebesar W, yaitu
W = F cos
a .
F
F cos
a
W = usaha
; F = gaya
;
= perpindahan
,
a = sudut antara gaya dan perpindahan
SATUAN
BESARAN
|
SATUAN MKS
|
SATUAN CGS
|
Usaha (W)
|
joule
|
erg
|
Gaya (F)
|
newton
|
dyne
|
Perpindahan ( )
|
meter
|
cm
|
1 joule = 107 erg
Catatan : Usaha (work)
disimbolkan dengan huruf besar W
Berat (weight) disimbolkan dengan huruf kecil w
Jika ada beberapa gaya yang
bekerja pada sebuah benda, maka usaha total yang dilakukan terhadap benda
tersebut sebesar :
Jumlah usaha yang dilakukan tiap
gaya, atau
Usaha yang dilakukan oleh gaya
resultan.
D A Y A
Daya (P) adalah usaha yang
dilakukan tiap satuan waktu.
P =
P = daya ; W =
usaha ; t = waktu
Daya termasuk besaran scalar yang
dalam satuan MKS mempunyai satuan watt
atau J/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
besarnya = 3,6 .106 watt.detik = 3,6 . 106 joule
KONSEP ENERGI
Suatu system dikatakan mempunyai
energi/tenaga, jika system tersebut mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha. Besarnya energi suatu
system sama dengan besarnya usaha yang mampu ditimbulkan oleh system tersebut.
Oleh karena itu, satuan energi sama dengan satuan usaha dan energi juga
merupakan besaran scalar.
Dalam fisika, energi dapat
digolongkan menjadi beberapa macam antara lain :
Energi mekanik (energi kinetik +
energi potensial) , energi panas , energi listrik, energi kimia, energi nuklir,
energi cahaya, energi suara, dan sebagainya.
Energi tidak dapat diciptakan dan
tidak dapat dimusnahkan yang terjadi hanyalah transformasi/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.
Ek = ½ m
v2
Ek = Energi kinetik ; m = massa benda ; v =
kecepatan benda
SATUAN
BESARAN
|
SATUAN MKS
|
SATUAN CGS
|
Energi kinetik (Ek)
|
joule
|
erg
|
Massa (m)
|
Kg
|
gr
|
Kecepatan (v)
|
m/det
|
cm/det
|
Usaha = perubahan energi kinetik.
W = DEk
= Ek2 – Ek1
ENERGI POTENSIAL GRAFITASI
Energi potensial grafitasi 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 tenaga potensial.
Sebuah benda bermassa m digantung
seperti di bawah ini.
g
h
Jika tiba-tiba tali
penggantungnya putus, benda akan jatuh.
Maka benda melakukan usaha,
karena adanya gaya berat (w) yang menempuh jarak h.
Besarnya Energi potensial benda
sama dengan usaha yang sanggup dilakukan gaya beratnya selama jatuh menempuh
jarak h.
Ep = w . h = m .
g . h
Ep = Energi potensial , w =
berat benda , m = massa benda ; g = percepatan grafitasi ; h = tinggi benda
SATUAN
BESARAN
|
SATUAN MKS
|
SATUAN CGS
|
Energi Potensial (Ep)
|
joule
|
erg
|
Berat benda (w)
|
newton
|
dyne
|
Massa benda (m)
|
Kg
|
gr
|
Percepatan grafitasi (g)
|
m/det2
|
cm/det2
|
Tinggi benda (h)
|
m
|
cm
|
Energi potensial grafitasi
tergantung dari :
percepatan grafitasi bumi
kedudukan benda
massa benda
ENERGI POTENSIAL PEGAS.
Energi potensial yang dimiliki
benda karena elastik pegas.
Gaya pegas (F) = k . x
Ep Pegas (Ep) = ½ k. x2
k = konstanta gaya pegas ; x = regangan
Hubungan usaha dengan Energi
Potensial :
W = DEp =
Ep1 – Ep2
ENERGI MEKANIK
Energi mekanik (Em) adalah jumlah
antara energi kinetik dan energi potensial suatu benda.
Em =
Ek + Ep
HUKUM KEKEKALAN ENERGI
MEKANIK.
Energi tidak dapat diciptakan dan
tidak dapat dimusnahkan.
Jadi energi itu adalah KEKAL.
Em1 = Em2
Ek1 + Ep1 = Ek2
+ Ep2
=====o0o======
LATIHAN SOAL.
*
Sebuah benda meluncur di atas papan kasar sejauh 5 m, mendapat
perlawanan gesekan dengan papan sebesar 180 newton. Erapa besarnya usaha
dilakukan oleh benda tersebut.
*
Gaya besarnya 60 newton bekerja pada sebuah gaya. Arah gaya membentuk
sudut 30o dengan bidang horizontal. Jika benda berpindah sejauh 50
m. Berapa besarnya usaha ?
*
Gaya besarnya 60 newton menyebabkan benda yang massanya 15 kg (g = 10
m/s2) berpindah horizontal sejauh 10 m. Berapa besarnya usaha dan
besarnya perubahan energi potensial.
*
Berapa besar usaha jika sebuah
elevator yang beratnya 2000 N dinaikkan setinggi 80 m ? Berapa besar
energi potensial elevator setelah dinaikkan ?
*
Berapa besar usaha untuk menaikkan 2 kg setinggi 1,5 m di atas lantai ?
Berapa besar energi potensial benda pada kedudukan yang baru ? (g = 10 m/s2)
*
Berapa besar gaya diperlukan untuk menahan 2 kg benda, tetap 1,5 m di
atas lantai dan berapa besar usaha untuk menhan benda tersebut selama 5 detik
( g = 9,8 m/s2)
*
Untuk menaikkan kedudukan benda yang massanya 200 kg ke tempat x meter
lebih tinggi, diperlukan kerja sebesar 10.000 joule. Berapa x ? (g = 9,8 m/s2)
*
Gaya besarnya 300 newton dapat menggerakkan benda dengan daya 1 HP.
Berapa besarnya kecepatan benda.
*
Berapa besar energi kinetik suatu benda yang bergerak dengan kecepatan
20 m/s, jika massa benda 1000 kg ?
*
Benda massanya 1 kg mempunyai energi kinetik besarnya 1 joule berapa
kecepatan benda ?
*
Benda yang massanya 2 kg (g = 9,8 m/s2) jatuh dari ketinggian
4 m di ats tanah. Hitung besar energi potensial benda dalam joule dan dalam
erg.
*
Benda massanya 5 kg, jatuh dari ketinggian 3 m di atas tanah ( g = 9,8
m/s2) Berapa energi kinetik benda pada saat mencapai tanah ?
*
Benda massanya m kg bergerak di atas papan kasar dengan kecepatan 10
m/s. Jika besarnya koefisien gesekan 0,25. Hitunglah waktu dan jarak yang
ditempuh benda setelah benda berhenti (g = 10 m/s2)
*
Sebuah bom yang massanya m kg ditembakkan dengan kecepatan 600 m/s oleh
meriam yang panjangnya 6 m. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk menembakkan
bom tersebut ?
*
Gaya besarnya 80 newton bekerja pada benda massanya 50
kg. Arah gaya membentuk sudut 30
o dengan
horizontal. Hitung kecepatan benda setelah berpindah sejauh 10 m.
*
Benda beratnya w Newton (g = 9,8 m/s2) mula-mula dalam
keadaan diam. Gaya besarnya 10 newton bekerja pada benda selama 5 detik. Jika
gaya telah melakukan usaha sebesar 2500 joule, berapa w dan berapa besarnya
daya dalam watt dan HP.
*
Benda yang massanya 2 kg sedang bergerak. Berapa besar usaha untuk :
menaikkan kecepatan benda dari 2
m/s menjadi 5 m/s
Menghentikan gerak benda yang
kecepatannya 8 m/s (g = 9,8 m/s2)
*
Kereta api beratnya 196.000 newton bergerak dengan kecepatan 54 km/jam.
Kereta api itu dihentikan oleh rem yang menghasilkan gaya gesek besarnya 6000
newton. Berapa besar usaha gaya gesek dan berapa jarak ditempuh kereta api
selama rem, bekerja (g = 9,8 m/s2)
*
Sebuah batu massanya 0,2 kg ( g = 9,8 m/s2) dilemparkan vertical ke
bawah dari ketinggian 25 m dan dengan kecepatan awal 15 m/s. Berapa energi
kinetik dan energi potensial 1 detik setelah bergerak ?
*
Di dalam suatu senapan angin terdapat sebuah pegas dengan konstanta
pegas 25.000 dyne/cm. Ketika peluru dimasukkan, per memendek sebanyak 2 cm.
Hitunglah berapa kecepatan peluru ketika keluar
dari senapan itu. Gesekan peluru dengan dinding senapan diabaikan, massa
peluru 5 gram.
*
Sebuah benda dijatuhkan bebas dari ketinggian 200 m jika grafitasi
setempat 10 m/s2 maka hitunglah kecepatan dan ketinggian benda saat
Ek = 4 Ep
*
Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 78,4 m (g = 9,8 m/s2)
Hitunglah keceptan benda waktu tiba di tanah ?
*
Sebuah peluru massa 10 gram mengenai paha dan menembus sedalam 3 cm
dengan kecepatan 600 m/s. Hitunglah gaya yang diderita paha tersebut.
====o0o====