USAHA
Sebuah benda dikatakan melakukan usaha jika ada gaya yang dilakukan pada benda tersebut atau benda tersebut memberikan gaya yang menyebabkan benda tersebut berubah posisinya.Berikut ini gambar untuk menjelaskan usaha yang dilakukan terhadap benda yang arahnya horisontal.


                                

Usaha (W) dapat dituliskan dalam bentuk matematis, yaitu hasil kali antara gaya (F) dan perpindahan (s).
W = F x s           W = Usaha, satuannya joule ( J )
                           F  = Gaya, satuannya newton ( N )
                           s   = jarak / perpindahan, satuannya meter
Contoh
Seseorang  mendorong meja dengan gaya 100 N. Meja tersebut bergeser sejauh 2 m. Hitunglah usaha yang dilakukan orang tersebut!
Jawab:
F = 100 N
s  = 2 m
W = .... ?
W = F × s
= 100 N × 2 m
= 200 Nm = 200 Joule


Sekarang, bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah vertikal?

Memindahkan benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat suatu benda. Secara matematis gaya tersebut dapat
ditulis sebagai berikut :
F = m . g
Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), diperoleh usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut.
W = F s
W = m g h 
dengan: W = usaha (J)
               m = massa (kg)
               g  = percepatan gravitasi (N/kg)
                h = perpindahan atau ketinggian (m)


Contoh Soal :
Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 2 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui: 
m = 5 kg
h  = 2 m
g = 10 m/s2

Ditanyakan :
W= ..... ? 
Jawab:
W = m.g.h
W = (5 kg)(10 m/s2)(2 m)
W = 100 J
Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan benda ke atas setinggi 2 m adalah 100 joule.


ENERGI
Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.  Bentuk-bentuk energi antara lain :
  1. energi nuklir
  2. energi kimia
  3. energi listrik
  4. energi cahaya
  5. energi bunyi, dan lain-lain.
Contoh perubahan energi antara lain sebagai berikut.
a. Energi  listrik   menjadi  energi panas, misalnya pada setrika listrik, kompor listrik, dan solder 
    listrik.
b. Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.
c. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman (pengisian) aki.
d. Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis.

Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda yang berkaitan dengan gerak. Energi mekanik terdiri atas energi potensial dan energi kinetik.
Keterangan : 
Em = Energi Mekanik
Ep = Energi Potensial
                                Ek = Energi Kinetik               

Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang disebabkan oleh posisi benda.  Semakin besar ketinggian posisi suatu benda, maka energi potensial benda juga semakin besar.
      Keterangan:
                               Ep = energi potensial (Joule)
                                m  = massa (kg)
                                g   = percepatan gravitasi (m/s2)

                                h   = ketinggian (m)

Energi Kinetik
Energi kinetik dapat didefinisikan   sebagai energi yang dimiliki sebuah benda karena kelajuan-nya. Energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
Ek = energi kinetik (Joule)
m = massa (kg)
 v = kelajuan (m/s)


Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi. Untuk memahami hukum tersebut perhatikan gambar berikut ini. Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Rumus untuk menentukan kecepatan benda pada ketinggian tertentu setelah beberapa saat jatuh bebas karena dilepaskan  adalah :
Contoh soal :   
1. Sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari 
    ketinggian 7,25 m. Jika    diketahui  percepatan 
    gravitasi g = 10 m/s2,  maka  berapakah besar-
    nya kecepatan pada saat ketinggian benda 6m 
    dari tanah ?


    Penyelesaian :

0 comments:

Post a Comment