(Bab 5) Usaha dan Energi

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "(Bab 5) Usaha dan Energi"

Herman Makmur
6 tahun lalu
Tontonan:

1 (ab 5) saha dan nergi

2 saha Menyatakan hubungan antara gaya dan energi nergi menyatakan kemampuan melakukan usaha saha,,, yang dilakukan oleh gaya konstan pada sebuah benda didefinisikan sebagai perkalian antara komponen gaya sepanjang arah perpindahan dengan besarnya perpindahan ( F cos ) x (F cos θ) komponen dari gaya sepanjang arah perpindahan Δx adalah besar perpindahan

saha (lanjutan) Tidak memberikan informasi tentang: waktu yang diperlukan untuk terjadinya perpindahan Kecepatan atau percepatan benda Catatan: usaha adalah nol ketika: Tidak

3 saha (lanjutan) Tidak memberikan informasi tentang: waktu yang diperlukan untuk terjadinya perpindahan Kecepatan atau percepatan benda Catatan: usaha adalah nol ketika: Tidak ada perpindahan/perubahan Gaya dan perpindahan saling tegak lurus, sehingga cos 90 = 0 (jika kita membawa ember secara horisontal, gaya gravitasi tidak melakukan kerja) ( F cos ) x

4 Satuan saha SI joule (J=N m) CGS S & K erg (erg=dyne cm) foot-pound (foot-pound=ft lb) f F d3 Nxm 3 9 Nm. a f c g f 15 Nm Nm. 6 Nm. o o Fax Fa cos30 5cos N a Faxd 4.4Nx3m 13.N. m

oleh orang: ketika menaikkan kotak + Contoh ketika menurunkan kotak saha yang dilakukan oleh

5 saha (lanjutan) saha dapat bernilai positif atau negatif Positif jika gaya dan perpindahan berarah sama Negatif jika gaya dan perpindahan berlawanan arah Contoh 1 saha yang dilakukan oleh orang: ketika menaikkan kotak + Contoh ketika menurunkan kotak saha yang dilakukan oleh gaya gravitasi: ketika menaikkan kotak ketika menurunkan kotak ketika bergerak horisontal + nol ninasi 5.1

6 saha oleh Gaya yang erubah dan Interpretasi Grafik dari saha agi perpindahan total (x f -x i ) menjadi begian kecil perpindahan Dx ntuk setiap bagian kecil perpindahan: ( F cos ) i x i Sehingga, usaha total adalah: tot i x Yang merupakan luas total di bawah kurva F(x)! i i F x i

nergi Kinetik nergi diasosiasikan dengan gerak sebuah benda esaran skalar, satuannya sama dengan usaha Kerja berhubungan dengan energi kinetik Misalkan F

7 nergi Kinetik nergi diasosiasikan dengan gerak sebuah benda esaran skalar, satuannya sama dengan usaha Kerja berhubungan dengan energi kinetik Misalkan F adalah sebuah gaya konstan: net Fs (ma)s, sedangkan : v v Sehingga : 0 net a s, atau a s v m v 0 1 v mv v 0. 1 mv 0. esaran ini disebut energi kinetik: K 1 mv

8 Teorema saha-nergi Kinetik Ketika usaha dilakukan oleh gaya neto pada sebuah benda dan benda hanya mengalami perubahan laju, usaha yang dilakukan sama dengan perubahan energi kinetik benda net K f K i K Laju akan bertambah jika kerja positif Laju akan berkurang jika kerja negatif

9 nergi Potensial C = Fh = mgh. Kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi dari pergerakan balok dari C ke adalah nol karena arahnya harizontal. C=0Sin C=mgh+0=mgh alok juga dapat langsung bergerak dari ke secara diagonal. Dari gambar 5.5 maka d = mg sind Dari segitiga C pada gambar5.5 sehinggga diporeh mg h d h d d mgh C

mgh mgh Kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada sebuah massa yang dipindahkan dari titik ke titik bergantung pada ketinggian dinatara kedua titik tersebut.

10 mgh mgh Kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada sebuah massa yang dipindahkan dari titik ke titik bergantung pada ketinggian dinatara kedua titik tersebut.ketika benda berada pada titik serta pada ketinggian pada gambar 35.3j = 5.6 maka energi benda (v) tersebut pada kedua titik tersebut adalah: mgh 0.3kgx9.8m / s x1m 1 mx0 K 0 nergi mekanik ketika di titik = K 35.3 j 0 j j mgh mgx0 0 K 1 mv (35.3 J ) V 15.3 m / 0.3 m s

berinteraksi dengan bumi melalui gaya gravitasi ( rˆ Sebenarnya energi potensial

11 nergi Potensial Gravitasi nergi potensial Gravitasi adalah energi yang berkaitan dengan posisi relatif sebuah benda dalam ruang di atas permukaan bumi enda berinteraksi dengan bumi melalui gaya gravitasi ( rˆ Sebenarnya energi potensial 1 dari sistem bumi-bendabenda F G ( rˆ ) F 1 1 G m m r r 1 1 m m ) nimasi 10.1

12 Contoh nergi Potensial Contoh nergi Potensial h R Gm m e e Re Gm m e Re s h R R m gr e e e 1 1 h R R h mgr e e e Jika ketinggian h kecil dibandingkan jari-jari bumi mgh

13 nergi Potensial Gravitasi Gaya Gravitasi adalah Gaya Konservatif!!! Dapat didefinisikan Fungsi nergi Potensial Gravitasi (r) ila partikel bermassa m dipindahkan dari suatu posisi awal r 1 ke suatu posisi akhir r, maka perubahan energi potensialnya adalah ) GM r m (r ) (r1 r 1r 1 GM r m Pilih (r 1 = R ) = 0 di permukaan bumi (r) maks GM R GM R m GM r m m mgr mgy R r dengan y r R dan r R ) Pilih (r 1 = ) = 0 di jauh tak hingga (r) GM r m

14 Laju Lepas Laju lepas adalah laju yang dibutuhkan sebuah benda untuk mencapai ruang angkasa dan tidak kembali 1 v mv esc esc GM R maks GM R ntuk bumi, v esc adalah sekitar 11. km/s Cat, v tidak bergantung massa benda m

15 Titik cuan untuk nergi Potensial Gravitasi Tempat dimana energi potensial gravitasi bernilai nol harus dipilih untuk setiap problem Pemilihannya bebas karena perubahan energi potensial yang merupakan kuantitas penting Pilih tempat yang tepat untuk titik acuan nol iasanya permukaan bumi Dapat tempat lain yang disarankan oleh problem

16 Contoh gaya non konservatif Contoh gaya non konservatif J m x s m kgx mgh g / J J J c f g J K K f f g 68 J w K K f m m f 108 ) ( ) (

saha dan nergi Potensial Gravitasi k mgx 375m 0 m mgx 3.75 90 kgx 9.8 m / s x 3.

17 saha dan nergi Potensial Gravitasi k mgx 375m 0 m mgx kgx 9.8 m / s x J m ( D) 3308J 50J 358J mgh h d d 358J 358J 9okgx9.8m / s 3.694m erarti pada titik D pusat gravitasinya telah berkurang sebesar = = m

7 J 7 7 nergi potensial J akan bertambah dan energi kinetika akan berkurang apabila suatu objek dipindahkan pada ketinggian yang lebih tinggi dari pusat permukaaan bumi e 7 7 e Pada gambar 5.

18 7 J 7 7 nergi potensial J akan bertambah dan energi kinetika akan berkurang apabila suatu objek dipindahkan pada ketinggian yang lebih tinggi dari pusat permukaaan bumi e 7 7 e Pada gambar 5.16 merupakan plot energi potensial dari atom hidrogen dengan atom Fluor pada jarak r. Kedua atom tersebut saling bervibrasi,apabila atom hidrogen dekat dengan atom Fluor maka energi potensialnya nol sedangkan energi kinetiknya maksimum dan apabila pada simpangan terjauhnya maka akan berlaku sebaliknya

19 Gaya Konservatif Sebuah gaya dinamakan konservatif jika usaha yang dilakukannya pada benda yang bergerak diantara dua titik tidak bergantung pada lintasan yang dilalui benda saha hanya bergantung pada posisi akhir dan awal dari benda Gaya konservatif dapat mempunyai fungsi energi potensial yang berkaitan Catatan: Sebuah gaya dikatakan konservatif jika usaha yang dilakukan pada benda yang bergerak melalui lintasan tertutup adalah nol.

20 Gaya Konservatif (lanjutan) Contoh gaya konservatif: Gaya Gravitasi Gaya Pegas Gaya lektromagnetik Karena kerjanya tidak bergantung lintasan: : hanya bergantung pada titik akhir dan c P i P f awal

21 Gaya Non-Konservatif Sebuah gaya dikatakan nonkonservatif jika kerja yang dilakukannya pada sebuah benda bergantung pada lintasan yang dilalui oleh benda antara titik akhir dan titik awal Contoh gaya non-konservatif Gaya gesek

22 Contoh: Gaya Gesekan sebagai Gaya Non-konservatif Gaya gesek mentransformasikan energi kinetik benda menjadi energi yang berkaitan dengan temperatur enda menjadi lebih panas dibandingkan sebelum bergerak nergi Internal adalah bentuk energi yang digunakan yang berkaitan dengan temperatur benda

kecil pada lintasan biru daripada lintasan merah

23 Gaya Gesek ergantung Lintasan Lintasan biru lebih pendek dari lintasan merah Kerja yang dibutuhkan lebih kecil pada lintasan biru daripada lintasan merah Gesekan bergantung pada lintasan dan merupakan gaya non-konservatif

24 Kekekalan nergi Mekanik Kekekalan secara umum ntuk mengatakan besaran fisika kekal adalah dengan mengatakan nilai numerik besaran tersebut konstan Dalam kekekalan energi, energi mekanik total tidak berubah (konstan) Dalam sebuah sistem yang terisolasi yang terdiri dari benda-benda yang saling berinteraksi melalui gaya konservatif, energi mekanik total sistem tidak berubah

25 Kekekalan nergi nergi mekanik total adalah jumlah dari energi kinetik dan energi potensial sistem K i P i f i K nergi bentuk lain dapat ditambahkan guna memodifikasi persamaan di atas f P f nimasi 5.

26 Gaya Non-konservatif dengan Tinjauan nergi Ketika gaya non-konservatif hadir, energi mekanik sistem tidak konstan saha total yang dilakukan oleh semua gaya konservatif dan non-konservatif pada sistem sama dengan perubahan energi kinetik sistem total saha yang dilakukan oleh semua gaya non-konservatif pada bagian dari sistem sama dengan perubahan energi mekanik sistem k nk nk nergi K

27 Catatan Tentang Kekekalan nergi Kita tidak dapat menciptakan atau memusnahkan energi Denga kata lain energi adalah kekal Jika energi total sebuah sistem tidak konstan, energi pasti telah berubah ke bentuk lain dengan mekanisme tertentu

dokumen-dokumen yang mirip

Pendahuluan. dari energi: Bentuk. Energi satu ke bentuk yang lain. mekanik. kimia elektromagnet Inti. saat ini. Fokus

Pendahuluan. dari energi: Bentuk. Energi satu ke bentuk yang lain. mekanik. kimia elektromagnet Inti. saat ini. Fokus Usaha dan Energi Pendahuluan Bentuk dari energi: mekanik Fokus saat ini kimia elektromagnet Inti Energi bisa ditransformasi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain Usaha Menyatakan hubungan antara gaya