Fisika Dasar I (FI-321)

Transkripsi

1 Fska Dasar I (FI-31) Topk har n (mnggu 5) Usaha dan Energ Usaha dan Energ Energ Knetk Teorema Usaha Energ Knetk Energ Potensal Gravtas Usaha dan Energ Potensal Gravtas Gaya Konservatf dan Non-Konservatf Kekekalan Energ Mekank Usaha oleh Gaya Non-Konservatf Daya

2 Usaha Menyatakan hubungan antara gaya dan energ Energ menyatakan kemampuan melakukan usaha Usaha,, yang dlakukan oleh gaya konstan pada sebuah benda ddefnskan sebaga perkalan antara komponen gaya sepanjang arah perpndahan dengan besarnya perpndahan ( F cosθ ) x (F cos θ) komponen dar gaya sepanjang arah perpndahan x adalah besar perpndahan

3 Usaha (lanjutan) Tdak memberkan nformas tentang: waktu yang dperlukan untuk terjadnya perpndahan Kecepatan atau percepatan benda Catatan: usaha adalah nol ketka: Tdak ada perpndahan Gaya dan perpndahan salng tegak lurus, sehngga cos 90 0 (jka kta membawa ember secara horsontal, gaya gravtas tdak melakukan kerja) ( F cosθ ) x

4 Usaha (lanjutan) Besaran Skalar Satuan Usaha SI joule (JN m) CGS USA & UK erg (ergdyne cm) foot-pound (foot-poundft lb) Jka terdapat banyak gaya yang bekerja pada benda, usaha total yang dlakukan adalah penjumlahan aljabar dar sejumlah usaha yang dlakukan tap gaya

5 Usaha (lanjutan) Usaha dapat bernla postf atau negatf Postf jka gaya dan perpndahan berarah sama Negatf jka gaya dan perpndahan berlawanan arah Contoh 1 Usaha yang dlakukan oleh orang: ketka menakkan kotak + Contoh ketka menurunkan kotak Usaha yang dlakukan oleh gaya gravtas: ketka menakkan kotak ketka menurunkan kotak ketka bergerak horsontal + nol Anmas 5.1

6 Usaha oleh Gaya yang Berubah dan Interpretas Grafk dar Usaha Bag perpndahan total (x f -x ) menjad began kecl perpndahan x Untuk setap bagan kecl perpndahan: ( F cosθ ) x Sehngga, usaha total adalah: tot x Yang merupakan luas total d bawah kurva F(x)! F x

7 Energ Knetk Energ dasosaskan dengan gerak sebuah benda Besaran skalar, satuannya sama dengan usaha Usaha berhubungan dengan energ knetk Msalkan F adalah sebuah gaya konstan: net Fs (ma)s, sedangkan: v v Sehngga: 0 net + a s, atau a s v v m 0 1 v mv v 0. 1 mv 0. Besaran n dsebut energ knetk: EK 1 mv

8 Teorema Usaha-Energ Knetk Ketka usaha dlakukan oleh gaya neto pada sebuah benda dan benda hanya mengalam perubahan laju, usaha yang dlakukan sama dengan perubahan energ knetk benda net KE f KE KE Laju akan bertambah jka kerja postf Laju akan berkurang jka kerja negatf

9 Usaha dan Energ Knetk (lanjutan) Palu yang bergerak mempunya energ knetk dan dapat melakukan usaha pada paku (palu mengalam perubahan kecepatan)

10 Energ Potensal Energ Potensal dasosaskan dengan poss sebuah benda dalam sebuah sstem Energ potensal adalah sfat dar sstem, bukan benda Sebuah sstem adalah kumpulan dar benda atau partkel yang salng bernteraks melalu gaya Satuan dar Energ Potensal adalah sama dengan Usaha dan Energ knetk

11 Energ Potensal Gravtas Energ potensal Gravtas adalah energ yang berkatan dengan poss relatf sebuah benda dalam ruang d dekat permukaan bum Benda bernteraks dengan bum melalu gaya gravtas Sebenarnya energ potensal dar sstem bum- benda

12 Contoh Energ Potensal

13 Usaha dan Energ Potensal Gravtas Tnjau sebuah buku bermassa m pada ketnggan awal y Usaha yang dlakukan oleh gaya gravtas: grav s gravtas ( Fcos θ) s (mg cos θ)s, dengan : Sehngga : Catatan: y EP y grav f (EP, cos θ f mg EP ( y y ) mgy mgy. f EP ) EP 1, f Besaran n dsebut energ potensal gravtas: EP mgy f Pentng: Usaha dhubungkan dengan Beda Energ Potensal

14 Ttk Acuan untuk Energ Potensal Gravtas Tempat dmana energ potensal gravtas bernla nol harus dplh untuk setap problem Pemlhannya bebas karena perubahan energ potensal yang merupakan kuanttas pentng Plh tempat yang tepat untuk ttk acuan nol Basanya permukaan bum Dapat tempat lan yang dsarankan oleh problem

15 Ttk Acuan untuk Energ Potensal Gravtas (lanjutan) Pemlhan ttk acuan sembarang karena usaha yang dlakukan hanya bergantung pada perubahan energ potensal grav1 grav grav3 grav1 mgy mgy mgy 1 3 grav mgy mgy f mgy 1 f f 3, grav3,..

16 Gaya Konservatf Sebuah gaya dnamakan konservatf jka usaha yang dlakukannya pada benda yang bergerak dantara dua ttk tdak bergantung pada lntasan yang dlalu benda Usaha hanya bergantung pada poss akhr dan awal dar benda Gaya konservatf dapat mempunya fungs energ potensal yang berkatan Catatan: Sebuah gaya dkatakan konservatf jka usaha yang dlakukan pada benda yang bergerak melalu lntasan tertutup adalah nol.

17 Gaya Konservatf (lanjutan) Contoh gaya konservatf: Gaya Gravtas Gaya Pegas Gaya Elektromagnetk Karena kerjanya tdak bergantung lntasan: c EP (EP f EP f EP ) EP : hanya bergantung pada ttk akhr dan awal

18 Gaya Non-Konservatf Sebuah gaya dkatakan nonkonservatf jka kerja yang dlakukannya pada sebuah benda bergantung pada lntasan yang dlalu oleh benda antara ttk akhr dan ttk awal Contoh gaya non-konservatf Gaya gesek

19 Contoh: Gaya Gesekan sebaga Gaya Non-konservatf Gaya gesek mentransformaskan energ knetk benda menjad energ yang berkatan dengan temperatur Benda menjad lebh panas dbandngkan sebelum bergerak Energ Internal adalah bentuk energ yang dgunakan yang berkatan dengan temperatur benda

20 Gaya Gesek Bergantung Lntasan Lntasan bru lebh pendek dar lntasan merah Kerja yang dbutuhkan lebh kecl pada lntasan bru darpada lntasan merah Gesekan bergantung pada lntasan dan merupakan gaya non-konservatf

21 Kekekalan Energ Mekank Kekekalan secara umum Untuk mengatakan besaran fska kekal adalah dengan mengatakan nla numerk besaran tersebut konstan Dalam kekekalan energ, energ mekank total tdak berubah (konstan) Dalam sebuah sstem yang tersolas yang terdr dar benda-benda yang salng bernteraks melalu gaya konservatf, energ mekank total sstem tdak berubah

22 Kekekalan Energ Mekank (lanjutan) Usaha total oleh semua gaya konservatf: total F. ds EP konservatf EP (EP c Sehngga + EK (EP + EK) (EP EK) EK ) f EK Energ mekank total adalah jumlah dar energ knetk dan energ potensal sstem Anmas 5.

23 Gaya Pegas Melbatkan konstanta pegas,, k Hukum Hooke memberkan gaya: F - k x F F adalah gaya pemulh F F berlawanan dengan arah x k k bergantung pada pembuatan pegas, materal penyusunnya, ketebalan kawat, dll. Anmas 5.3

24 Energ Potensal dalam Pegas Energ Potensal Pegas spr Berkatan dengan usaha yang dbutuhkan untuk memampatkan/meregangkan pegas dar poss x ke poss setmbang r r F. ds sehngga : x f EP ( EP spr x 1 kxdx ( kx f EP) kx 0 x 1 k f x 1 kx Dnamakan energ potensal pegas: ) EP s 1 kx Anmas 5.4

25 Kekekalan Energ Mencakup Pegas Energ potensal pegas dtambahkan d kedua ruas persamaan kekekalan energ (EK + EP + EP ) (EK + EP + EP ) g p g p f Anmas 5.5

26 Gaya Non-konservatf dengan Tnjauan Energ Ketka gaya konservatf (F 1 dan F ) dan gaya non- konservatf (F nc ) hadr, energ mekank sstem tdak kekal, F neto F nc + F 1 + F Usaha total yang dlakukan oleh semua gaya konservatf dan non-konservatf pada sstem sama dengan perubahan energ knetk sstem total Fnc. ds + F. ds + F + + EK nc 1 1. ds

27 Gaya Non-Konservatf dengan Tnjauan Energ (lanjutan) Usaha yang dlakukan oleh gaya konservatf adalah negatf perubahan energ potensal sstem. c EP Sehngga usaha total oleh gaya konservatf dan non konservatf menjad: total Sehngga nc : + 1 nc + EP EP Usaha yang dlakukan oleh semua gaya non-konservatf pada sstem sama dengan perubahan energ mekank sstem 1 + nc nc EM EP + 1 EK EP EM EK

28 Catatan Tentang Kekekalan Energ Kta tdak dapat mencptakan atau memusnahkan energ Denga kata lan energ adalah kekal Jka energ total sebuah sstem tdak konstan, energ past telah berubah ke bentuk lan dengan mekansme tertentu

29 Daya Daya ddefnskan sebaga laju transfer (alran) energ P Fv t Satuan SI adalah att () : USA & UK : hp (horsepower) : ft lb 1 hp 550 s J s 746 kg m s klowatt hours (kh) dgunakan dalam taghan lstrk 1 kh.. Joule

30 Lathan Buku Tpler jld I Hal 05 no 59 PR Buku Tpler jld I Hal 03 no 3 Hal 04 no 51 Hal 07 no 76, 77