Usaha dan Energi

Usaha dan Energi

by Hermi

​Fisika kelas 11

​​Tujuan Pembelajaran

• ​​Mengetahui konsep usaha dan energi

• ​Mengetahui hubungan usaha dan energi

• ​Mengetahui hukum kekekalan energi mekanik

​​Definis gaya

​​Gaya ( F ) adalah cara untuk membuat benda bergerak atau berhenti

​​Dirumuskan :

​F = ma

∑F = resultan gaya (kilogram m/s2)

m = massa benda (kilogram)

a = percepatan (m/s2)

​USAHA

​Usaha adalah besarnya gaya ( F ) yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan ( s).

​​Dirumuskan :

​W = F x S

​​W = Usaha yang dilakukan (Joule)

F  = Gaya yang diberikan (N)

s = Jarak perpindahan objek (m)

​Keterangan :

​ENERGI

• ​​Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

• ​Satuan pengukuran dalam Sistem Satuan Internasional (SI) energi adalah joule, yaitu energi yang dipindahkan ke suatu benda dengan cara memindahkannya sejauh satu meter melawan gaya satu newton.

​Energi Kinetik

• ​Energi dimiliki oleh benda yang bergerak atau berpindah.

• ​benda memiliki kecepatan, maka memiliki energi kinetik.

• Salah satu contoh nyata adalah angin yang bertiup dapat menggerakan kincir angin.

​​Dirumuskan :

​Ek = 1/2 mv²

​​Keterangan

Ek = energi kinetik (Joule)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan (m2)

​Energi Potensial

• ​​Energi yang dimiliki karena kedudukannya terhdap ketinggian.

• Semakin tinggi kaedudukan benda, maka semakin besar energi potensial.

• ​Contohnya kelapa jatuh dari pohonnya.

​​Dirumuskan :

Ep = mgh

​

​​Ep = energi potensial (Joule)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

h = ketinggian benda (m)

​Keterangan

​​Hukum Kekekalan Energi Mekanik

• ​​Saat benda jatuh, makin berkurang ketinggiannya makin kecil energi potensialnya, sedangkan energi kinetiknya makin besar.

• Ketika benda mencapai titik terendah, energi potensialnya terkecil dan energi kinetiknya terbesar

​Em₁ = Em₂

Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂

m.g.h₁ + ½m.v₁² = m.g.h₂ + ½m.v₂²

​Em₁ = energi mekanik pada kondisi pertama (J)

Em₂ = energi mekanik pada kondisi kedua (J)

h₁ = ketinggin pertama atau mula-mula (m)

h₂ = ketinggian kedua setelah berpindah (m)

v₁ = kecepatan pertama atau kecepatan mula-mula (m/s)

v₂ = kecepatan kedua setelah berpindah (m/s).

​Dirumuskan

​Keterangan

​​Hubungan Antara Usaha dan Energi

​Energi (E) adalah kemampuan untuk mengerjakan sesuatu dengan sifat kekal. Satuan usaha dan energi keduanya dinyatakan dalam satuan joule (j). Sifat energi tidak bisa dimusnahkan tetapi bisa berubah bentuk. Sebuah benda yang mengalami perubahan energi terjadi karena mendapatkan usaha dari gaya yang bekerja pada benda tersebut. Sehingga, antara usaha dan energi memiliki hubungan yang sangat erat.

​1. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian 20 m. bila g = 10 m/s², hitunglah energi potensial benda pada ketinggian tersebut!

Jawaban : 

Pembahasan : 

Diketahui:

m = 0,5 kg

h = 20 m

g = 10 m/s²

Ditanyakan: E_p = . . .?

Jawab:

E_p = m g h

E_p = 0,5 . 10 . 20 = 100 J

Jadi, energy potensial yang dimiliki benda sebesar 100 J.

​Contoh Soal

​​2. Sebuah benda yang beratnya 10 N berada pada bidang datar. Pada benda tersebut bekerja sebuah gaya mendatar sebesar 20 N sehingga benda berpindah sejauh 50 cm. berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?

​

Jawaban : 

Pembahasan : 

Diketahui:

W = 10 N

F = 20 N

s = 50 cm = 0,5 m

Ditanya: W= . . .?

W = F . s

W = (20 N).(0,5 m)

= 10 Joule

​Contoh Soal