[1.7 Hukum Kekekalan Energi]

Transkripsi

1 SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 07 MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN [FISIKA] [.7 Hukum Kekekalan Eneri] [Susilo] KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN 07

2 .7 Maeri Pokok: Hukum Kekekalan Eneri a. Kompeensi Ini. Menuasai maeri, srukur, konsep, dan pola pikir keilmuan yan mendukun maa pelajaran yan diampu. b. Kompeensi Dasar (KD)/Kelompok Kompeensi Dasar (KKD). Menanalisis konsep eneri, usaha, hubunan usaha dan perubahan eneri, dan hukum kekekalan eneri unuk menyelesaikan permasalahan erak dalam kejadian sehari-hari c. Uraian Maeri Pembelajaran (dilenkapi denan conoh problem solvin). Menelaah permasalahan erak dalam kejadian sehari-hari denan menunakan hukum kekekalan eneri Hukum Kekekalan Eneri Mekanik Hukum kekekalan eneri mekanik dirumuskan denan EmA = EmB. Hal ini berari bahwa jumlah eneri mekanik benda yan dipenaruhi oleh aya raviasi adalah eap. Eneri mekanik didefinisikan sebaai penjumlahan anara eneri kineik dan eneri poensial. Hukum Kekekalan Eneri Mekanik Sebuah benda yan dilempar ke aas akan memiliki eneri poensial dan eneri kineik. Eneri poensial dimiliki karena keiniannya, sedankan eneri kineik karena eraknya. Makin ini benda ersebu erlempar ke aas, makin besar eneri poensialnya. Namun, makin kecil eneri kineiknya. Pada keinian maksimal, benda mempunyai eneri poensial erini dan eneri kineik erendah. Unuk lebih memahami eneri kineik perhaikan sebuah bola yan dilempar ke aas. Kecepaan bola yan dilempar ke aas makin lama makin berkuran. Makin ini kedudukan bola (eneri poensial raviasi makin besar), makin kecil kecepaannya (eneri kineik bola makin kecil). Saa mencapai keadaan erini, bola akan diam. Hal ini berari eneri poensial raviasinya maksimum, namun eneri kineiknya minimun (v =

3 0). Pada waku bola mulai jauh, kecepaannya mulai berambah (eneri kineiknya berambah) dan ininya berkuran (eneri poensial raviasi berkuran). Berdasarkan kejadian di aas, seolah erjadi semacam perukaran eneri anara eneri kineik dan eneri poensial raviasi. Apakah hukum kekekalan eneri mekanik berlaku dalam hal ini? Analisa Hukum Kekekalan Eneri Mekanik Saa benda jauh, makin berkuran keiniannya makin kecil eneri poensialnya, sedankan eneri kineiknya makin besar. Keika benda mencapai iik erendah, eneri poensialnya erkecil dan eneri kineiknya erbesar. Menapa demikian? Gambar. Eneri selalu konsan Bola yan jauh dari keinian h. Perhaikan ambar diaas, keika sebuah bola berada pada keinian h, maka eneri poensial di iik A adalah EpA = m h, sedankan eneri kineiknya EkA = ½ mv Karena v = 0, maka EkA = 0. Jumlah anara eneri poensial di iik A dan eneri kineik di iik A sama denan eneri mekanik. Besarnya eneri mekanik adalah: EmA = EpA + EkA EmA = mh + 0 EmA = mh Misalnya, dalam waku sekon bola jauh sejauh h (iik B), sehina jarak bola dari anah adalah h h. Eneri poensial bola di iik B adalah EpB = m(h h). Dari iik A ke iik B ernyaa eneri poensialnya berkuran sebesar m h. Sedankan, eneri kineik

4 saa bola di B adalah sebaai beriku. Saa bola jauh seini h, bola bererak berubah berauran denan kecepaan awal nol. h v vo = 0 o h h Kecepaan benda ersebu adalah: v = vo + (vo = 0) v h v Jadi, eneri kineik bola di iik B adalah: E KB mv h E KB m EkB = mh Jumlah eneri kineik dan eneri poensial seelah benda jauh sejauh h (di iik B) adalah sebaai beriku. EmB = EkB + EpB EmB = mh + (mh mh) EmB = mh Jadi, eneri mekanik di iik B adalah EmB = mh Berdasarkan perhiunan menunjukkan eneri mekanik di iik A besarnya sama denan eneri mekanik di iik B (EmA = EmB). Jadi, dapa disimpulkan bahwa jumlah eneri mekanik benda yan dipenaruhi oleh aya raviasi adalah eap. Jika pada saa kedudukan di A jumlah eneri poensial dan eneri kineik adalah EpA + EkA, sedankan pada saa kedudukan di B jumlah eneri poensial dan eneri kineik adalah EpB + EkB, maka : EpA + EkA = EpB + EkB aau Ep + Ek = eap. Inilah yan dinamakan Hukum kekekalan eneri mekanik. 3

5 Conoh soal penerapan hukum kekekalan eneri mekanik pada erak jauh bebas. Benda bermassa k jauh bebas dari puncak edun berinka yan mempunyai keinian 80 meer. Jika esekan denan udara diabaikan dan percepaan raviasi () adalah 0 m/s maka eneri kineik benda keika iba permukaan anah adalah Pembahasan Dikeahui : Massa (m) = k Keinian (h) = 80 meer Percepaan raviasi () = 0 m/s Dianya : eneri kineik (EK) benda keika benda iba dipermukaan anah Jawab : Benda jauh bebas karenanya benda idak mempunyai kecepaan awal. Denan demikian, keika berada pada keinian 80 meer, benda mempunyai eneri poensial raviasi eapi benda idak mempunyai eneri kineik (v = 0 sehina EK = ½ m v = 0). Jadi eneri mekanik awal (EMo) = eneri poensial raviasi (EP). EMo = EP = m h = ()(0)(80) = 800 Joule Keika jauh bebas, eneri poensial raviasi berubah menjadi eneri kineik. Pada saa benda menyenuh anah, semua eneri poensial raviasi berubah menjadi eneri kineik. Jadi keika iba di permukaan anah, benda mempunyai eneri kineik eapi benda idak mempunyai eneri poensial raviasi (h = 0 sehina EP = m h = 0). Jadi eneri mekanik akhir (EM) = eneri kineik (EK) Hukum kekekalan eneri mekanik menyaakan bahwa eneri mekanik awal sama denan eneri kineik akhir. EMo = EM EP = EK 4

6 800 = EK Eneri kineik (EK) benda keika iba di permukaan anah adalah 800 Joule.. Buah mana jauh bebas dari keinian meer. Jika = 0 m s, hiunlah kelajuan buah mana sesaa sebelum menyenuh anah denan menunakan hukum eneri mekanik. Pembahasan Dikeahui : Keinian (h) = meer Percepaan raviasi () = 0 m/s Dianya : kelajuan buah mana sesaa sebelum menyenuh anah (v) Jawab : Eneri mekanik awal (EMo) = eneri poensial raviasi (EP) EMo = EP = m h = m (0)() = 0 m Eneri mekanik akhir (EM) = eneri kineik (EK) EM = EK = ½ m v Hukum kekekalan eneri mekanik menyaakan bahwa eneri mekanik awal sama denan eneri mekanik akhir. EMo = EM 0 m = ½ m v 0 = ½ v (0) = v 40 = v v = 40 = (4)(0) = 0 meer/sekon Kelajuan buah mana sesaa sebelum menyenuh anah adalah 0 meer/sekon. Perlu dikeahui bahwa dalam perhiunan, kia menabaikan esekan udara. Dalam kenyaaannya, jika benda apapun jauh bebas di permukaan bumi maka erdapa aya esek udara yan uru mempenaruhi erakan benda sehina kelajuan benda lebih kecil dari perhiunan di aas. 5

7 6