Uraian Materi. W = F d. A. Pengertian Usaha

dokumen-dokumen yang mirip
d r 5. KERJA DAN ENERGI F r r r 5.1 Kerja yang dilakukan oleh gaya konstan

USAHA DAN ENERGI. W = F.s Satuan usaha adalah joule (J), di mana: 1 joule = (1 Newton).(1 meter) atau 1 J = 1 N.m

KERJA DAN ENERGI. r r. kx untuk pegas yang teregang atau ditekan, di mana. du dx. F x

TKS-4101: Fisika MENERAPKAN KONSEP USAHA DAN ENERGI J U R U S A N T E K N I K S I P I L UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

BAB VI Usaha dan Energi

BAB 4 USAHA DAN ENERGI

Materi dan Soal : USAHA DAN ENERGI

Tarikan/dorongan yang bekerja pada suatu benda akibat interaksi benda tersebut dengan benda lain. benda + gaya = gerak?????

BAB 4 USAHA DAN ENERGI

USAHA DAN ENERGI 1 USAHA DAN ENERGI. Usaha adalah hasil kali komponen gaya dalam arah perpindahan dengan perpindahannya.

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Suatu benda dikatakan memiliki energi jika benda tersebut dapat melakukan usaha.

BAB USAHA DAN ENERGI

Kalian sudah mengetahui usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah horisontal, tetapi bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan

Jenis Gaya gaya gesek. Hukum I Newton. jenis gaya gesek. 1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik.

6. Berapakah energi kinetik seekor nyamuk bermassa 0,75 mg yang sedang terbang dengan kelajuan 40 cm/s? Jawab:

USAHA, ENERGI & DAYA

Kegiatan Belajar 7 MATERI POKOK : USAHA DAN ENERGI

GAYA GESEK. Gaya Gesek Gaya Gesek Statis Gaya Gesek Kinetik

Bahan Ajar USAHA, ENERGI, DAN DAYA NURUL MUSFIRAH 15B08055 PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR PROGRAM STUDI PEDIDIKAN FISIKA

Struktur Materi Usaha, Energi, dan Daya

ENERGI POTENSIAL. dapat dimunculkan dan diubah sepenuhnya menjadi tenaga kinetik. Tenaga

BAB 3 DINAMIKA GERAK LURUS

KERJA DAN ENERGI. 4.1 Pendahuluan

BAHAN AJAR PENERAPAN HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Uji Kompetensi Semester 1

LATIHAN USAHA, ENERGI, IMPULS DAN MOMENTUM

CONTOH SOAL & PEMBAHASAN

FIsika USAHA DAN ENERGI

Gaya merupakan besaran yang menentukan sistem gerak benda berdasarkan Hukum Newton. Beberapa fenomena sistem gerak benda jika dianalisis menggunakan

SP FISDAS I. acuan ) , skalar, arah ( ) searah dengan

1. Pengertian Usaha berdasarkan pengertian seharihari:

USAHA DAN ENERGI. Usaha Daya Energi Gaya konservatif & non Kekekalan Energi

Dinamika. DlNAMIKA adalah ilmu gerak yang membicarakan gaya-gaya yang berhubungan dengan gerak-gerak yang diakibatkannya.

K13 Revisi Antiremed Kelas 10 Fisika

MEKANIKA UNIT. Pengukuran, Besaran & Vektor. Kumpulan Soal Latihan UN

BAB 3 DINAMIKA. Tujuan Pembelajaran. Bab 3 Dinamika

1. Sebuah benda diam ditarik oleh 3 gaya seperti gambar.

BAB 5 Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

BAB USAHA DAN ENERGI I. SOAL PILIHAN GANDA

SOAL DINAMIKA ROTASI

LATIHAN SOAL MENJELANG UJIAN TENGAH SEMESTER STAF PENGAJAR FISIKA TPB

BAHAN AJAR FISIKA KELAS XI SMA SEMESTER 1 BERDASARKAN KURIKULUM 2013 USAHA DAN ENERGI. Disusun Oleh : Nama : Muhammad Rahfiqa Zainal NIM :

Pelatihan Ulangan Semester Gasal

Benda B menumbuk benda A yang sedang diam seperti gambar. Jika setelah tumbukan A dan B menyatu, maka kecepatan benda A dan B

Kinematika Sebuah Partikel

Usaha Energi Gerak Kinetik Potensial Mekanik

Membahas mengenai gerak dari suatu benda dalam ruang 3 dimensi tanpa

BAB VI USAHA DAN ENERGI

DASAR PENGUKURAN MEKANIKA

Berikan jawaban anda sesingkatnya langsung pada kertas soal ini dan dikumpulkan paling lambat tanggal Kamis, 20 Desember 2012.

HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

W = F. S. DENGAN KATA LAIN USAHA YANG DILAKUKAN FATUR SAMA DENGAN NOL. KOMPETENSI DASAR

USAHA dan ENERGI 1. USAHA Usaha oleh Gaya Konstan

BAB iv HUKUM NEWTON TENTANG GERAK & PENERAPANNYA

SOAL REMEDIAL KELAS XI IPA. Dikumpul paling lambat Kamis, 20 Desember 2012


Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol

4. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan konstan 72 km/jam. Jarak yang ditempuh selama selang waktu 20 sekon adalah...

MODUL FISIKA SMA IPA Kelas 11

Antiremed Kelas 10 FISIKA

USAHA DAN ENERGI. W = = F. s

BAB V USAHA DAN ENERGI

Treefy Education Pelatihan OSN Online Nasional Jl Mangga III, Sidoarjo, Jawa WhatsApp:

Soal Pembahasan Dinamika Gerak Fisika Kelas XI SMA Rumus Rumus Minimal

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

Jika sebuah sistem berosilasi dengan simpangan maksimum (amplitudo) A, memiliki total energi sistem yang tetap yaitu

SOAL TRY OUT FISIKA 2

3. (4 poin) Seutas tali homogen (massa M, panjang 4L) diikat pada ujung sebuah pegas

SASARAN PEMBELAJARAN

TES STANDARISASI MUTU KELAS XI

DINAMIKA 1. Fisika Dasar / Fisika Terapan Program Studi Teknik Sipil Salmani, ST., MS., MT.

Usaha dan Energi. Edisi Kedua. Untuk SMA kelas XI. (Telah disesuaikan dengan KTSP)

Lampiran 1. Tabel rangkuman hasil dan analisa. 16% siswa hanya mengulang soal saja.

Bab III Elastisitas. Sumber : Fisika SMA/MA XI

BAB iv HUKUM NEWTON TENTANG GERAK & PENERAPANNYA

Antiremed Kelas 11 FISIKA

15. Dinamika. Oleh : Putra Umar Said Tiga buah peti yang massanya masing-masing : dan

GAYA. Hoga saragih. hogasaragih.wordpress.com

Tujuan Pembelajaran :

USAHA DAN ENERGI. Fisika Dasar / Fisika Terapan Program Studi Teknik Sipil Salmani, ST., MT., MS.

PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap 1 Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA

Xpedia Fisika. Soal Mekanika

Contoh Soal dan Pembahasan Dinamika Rotasi, Materi Fisika kelas 2 SMA. Pembahasan. a) percepatan gerak turunnya benda m.

Antiremed Kelas 11 FISIKA

Bagian pertama dari pernyataan hukum I Newton itu mudah dipahami, yaitu memang sebuah benda akan tetap diam bila benda itu tidak dikenai gaya lain.

BAB 5: DINAMIKA: HUKUM-HUKUM DASAR

K13 Revisi Antiremed Kelas 10 Fisika

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

J U R U S A N T E K N I K S I P I L UNIVERSITAS BRAWIJAYA. TKS-4101: Fisika. Hukum Newton. Dosen: Tim Dosen Fisika Jurusan Teknik Sipil FT-UB

DINAMIKA 1. Fisika Dasar / Fisika Terapan Program Studi Teknik Sipil Salmani, ST., MT., MS.

BAB III USAHA ENERGI DAN DAYA

1. a) Kesetimbangan silinder m: sejajar bidang miring. katrol licin. T f mg sin =0, (1) tegak lurus bidang miring. N mg cos =0, (13) lantai kasar

Soal SBMPTN Fisika - Kode Soal 121

HUKUM NEWTON B A B B A B

GAYA DAN HUKUM NEWTON

Hukum Newton dan Penerapannya 1

FISIKA I. OSILASI Bagian-2 MODUL PERKULIAHAN. Modul ini menjelaskan osilasi pada partikel yang bergerak secara harmonik sederhana

BAB V HUKUM NEWTON TENTANG GERAK

ΣF r. konstan. 4. Dinamika Partikel. z Hukum Newton. Hukum Newton I (Kelembaman/inersia)

Transkripsi:

Salah satu tempat seluncuran air yang popular adalah di taman hiburan Canada. Anda dapat merasakan meluncur dari ketinggian tertentu dan turun dengan kecepatan tertentu. Energy potensial dikonversikan ke energy kinetic. Konversi ini diatur dalam hukum kekekalan energy yaitu menjadi topic utama dalam bab ini. Uraian Materi A. Pengertian Usaha Usaha yang dilakukan pada sebuah benda oleh gaya yang konstan (konstan dalam hal besar dan arah) didefinsikan sebagai hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar dengan perpindahan. Dalam bentuk persamaan, dapat kita tuliskan : W = F d (2.1) Dimana ; F = Komponen gaya (N) d = perpindahan (m) W = usaha (Joule atau Nm

kita juga dapat menuliskan komponen usaha dalam persamaan ; W= F d cos θ (2.2) Jika Anda mendorong sebuah kereta belanja yang penuh sepanjang jarak 50 m dengan memberikan gaya horizontal sebesar 30 N, maka Anda melakukan usaha 1500 Nm terhadap kereta itu. Berikut ini merupakan salah satu contoh usaha yang sering Anda lakukan dalam kehidupan. Gambar a) usaha dapat dilakukan terhadap gaya dengan sudut tertentu. Gambar b) komponen gaya terhadap perpindahannya yaitu F Cos θ Gaya dapat diberikan pada sebuah benda dan tetap tidak melakukan Usaha. Sebagai contoh, Jika Anda membawa tas belanja yang berat dalam keadaan diam, Anda tidak melakukan kerja padanya. Sebuah gaya memang diberikan, tetapi perpindahannya sama dengan nol, sehingga Usahanya W = 0. Dibawah ini merupakan contoh gaya yang dilakukan tegak lurus terhadap perpindahan. Gambar a) usaha yang dilakukan adalah Nol dalam kasus ini gaya tegak lurus dengan perpindahannya.

CONTOH SOAL Sebuah gaya sebesar 25 N bekerja pada sebuah benda yang bermassa 4 kg. Jika sudut yang dibentuk antara gaya F dan bidang datar adalah 37 o, Berapa usaha yang dilakukan gaya itu terhadap benda selama 4 detik? Jawab : Diketahui : F = 25 N, m = 4 kg, α =37 o F cos α = ma a = F cos α/m = 25 cos 37 o / 4 = 5 m/s 2 s = ½ a t 2 = ½ (5) (4) 2 = 40 m w = F s cos α = (25) (40) cos 37 o = 800 J Jadi usaha yang dilakukan adalah 800 J CONTOH SOAL Sebuah benda bermassa 8 kg terletak diatas bidang datar kasar dengan koefisien gesek kinetis 0,2. Benda tersebut ditarik sejauh 6 meter dengan laju tetap. Berapakah usaha yang dihasilkan oleh gaya tarik tersebut jika tarikannya sejajar dengan lantai? Diketahui : m = 8 kg, uk = 0,2, s= 6 m, g = 10 m/s 2 Besarnya usaha oleh gaya tarik adalah W = F s cosα karena α= 0, Maka : w = F s Oleh karena laju benda tetap maka besar resultan gaya F = 0 (Pada Sumbu y) : N-w = 0 berarti N= w Maka N = 80 N (Pada sumbu x) : F-fs = 0 F = us. N = 0,2 x 80 = 16 N W = F s = (16) (6) = 96 J Jadi usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah 96 Joule

B. Usaha yang Dilakukan oleh Gaya Tidak Beraturan Jika gaya yang bekerja pada benda adalah konstan, kerja yang dilakukan oleh gaya tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1. Tetapi pada banyak kasus, gaya berubah besar dan arahnya selama suatu proses. Sebagai contoh usaha yang dilakukan oleh gaya yang tidak beraturan pada waktu menarik sbuah kotak atau peti ke atas bukit yang tidak mulus. Usaha yang dilakukan oleh gaya yang tidak beraturan dapat ditentukan secara grafis. Prosedurnya seperti yang dipakai untuk menentukan perpindahan jika kecepatan diketahui sebagai fungsi waktu. Kerja yang dilakukan oleh gaya yang tidak beraturan pada waktu memindahkan sebuah benda antara dua titik sama dengan luas daerah di bawah kurva F dan d diantara kedua titik tersebut. C. Energi Kinetik dan Prinsip Kerja- Energi Gambar (a) Kerja yang dilakukan oleh gaya F dapat dihitung dengan mencari jumlah luas persegi panjang ; (b) Luas di bawah kurva F dan d Sebuah mobil dengan massa m yang sedang bergerak pada garis lurus dengan laju awal. Untuk mempercepat laju mobil secara beraturan sampai laju, gaya total konstan diberikan dengan arah sejajar sejauh jarak d. Terapkan hukum newton kedua yaitu F = ma Persamaan gerak lurus berubah beraturan Gambar 1.1 Gaya total konstan mempercepat laju mobil v sampai v sepanjang jarak d. usaha yang dilakukan adalah w F d Persamaan gerak lurus berubah beraturan

Substitusikan nilai ke dalam persamaan 2.3 (2.3) ( ) = ( ) (2.4) (2.5) Usaha total yang dilakukan pada sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetiknya. D. Energi Potensial Energi potensial merupakan energi yang dihubungkan dengan gaya-gaya yang bergantung pada posisi. Misalnya sebuah batu bata yang dipegang tinggi di udara mempunyai energi potensial karena posisi relatifnya terhadap bumi. Batu itu mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha. Sebuah batu yang diangkat dengan tangan menunjukan bahwa dan d menunjuk arah yang berlawanan. Sehingga usahanya adalah Gambar 1.2 Seseorang memberikan gaya ke atas untuk mengangkat sebuah batu batu bata dari y ke y (2.6)

Dengan demikian, usaha yang dilakukan oleh gravitasi dengan massa benda m bergerak dari titik 1 ke titik 2 sama dengan negatif perbedaan energi potensial antara titik 1 dan 2. Perubahan energy poensial untuk roller coaster Sebuah roller coaster dengan massa 1000 kg bergerak dari titik 1 ke titik 2 kemudian titik 3. (a) berapa energy potensial gravitasi pada titik 2 dan 3 relatif terhadap titik 1? dengan menentukan y = 0 pada titik 1. (b) berapa perubahan energy potensial perpindahan dari titik 2 ke titik 3? (c) ulangi pertanyaan (a) dan (b), tetapi ambil acuan (y = 0) pada titik 3. Potensial Energi pada Pegas ditunjukkan pada gambar. Pegas mempunyai energy potensial ketika ditekan (atau direntangkan) karena ketika dilepaskan, ia dapat melakukan kerja pada sebuah bola seperti Gambar 3.1 Sebuah pegas (a) dapat menyimpan energy (EP elastis) ketika ditekan seperti pada (b) dan data melakukan usaha jika dilepas seperti gambar (c) Ketika Anda meregangkan suatu pegas atau tertekan sejauh dibutuhkan gaya yang berbanding lurus dengan yaitu ; dari panjang normalnya

Dimana adalah konstanta pegas dan merupakan ukuran kekakuan pegas. Pegas itu sendiri memberikan gaya dengan arah yang berlawanan dengan perpindahannya. Gaya ini disebut dengan gaya pemulih. Persamaan 4.2 adalah persamaan hukum hooke. Untuk menghitung energy potensial dari pegas yang teregang, mari kita menghitung usaha yang dibutuhkan untuk merentangkannya ( gambar b). maka usaha yang dilakukan adalah ( ) ( ) Dengan demikian energy potensial elastis berbanding lurus dengan kuadrat panjang rentangnya. a) pegas pada posisi normal (tidak teregang) (b) pegas yang direntangkan oleh seseorang yang memberikan gaya. Ep elastik kx Gaya gaya Konservatif dan Nonkonservatif Gaya konservatif adalah gaya yang diakukan tidaj tergantung pada lintasan tetapi hanya bergantung pada posisi awal dan akhir sedangkan gaya nonkonservatif adalah gaya yang bergantung lintasan, misalnya gaya gesekan ketika sebuah peti dipindahkan melintasi lantai dari satu titik ke titik lainnya bergantung pada apakah lintasan yang diambil lurus, melengkung atau zig zag. Tabel 3.1 Gaya- gaya Konservatif dan Nonkonservatif Gaya-gaya Konservatif Gaya-gaya Nonkonservatif Gravitasi Gesekan

Elastis Listrik Hambatan Udara Tegangan tali Dorongan motor atau roket Dorongan atau tarikan orang Energi Mekanik dan kekekalannya Energy mekanik total E tetap konstan selama tidak ada gaya non-konservatif yang bekerja. Dengan demikian, jika energy kinetic bertambah, maka energy potensial harus berkurang dengan besar yang sama untuk mengimbanginya. Ini disebut prinsip kekekalan energy mekanik. Pemecahan Masalah dengan Menggunakan Kekekalan Energy Mekanik Suatu contoh sederhana dari kekekalan energy mekanik adalah sebuah batu yang dibiarkan jatuh dari ketinggian di bawah pengaruh gravitasi (abaikan hambatan udara) sebagaimana ditunjukkan pada gambar. Begitu dijatuhkan,batu tersebut pada mulanya dalam keadaan diam, pada awalnya hanya mempunyai energy potensial. Sewaktu jatuh, energy potensialnya berkurang (karena berkurang ) tetapi energy kinetiknya bertambah untuk mengimbangi, sehingga jumlah keduanya tetap konstan. Pada setiap titik lintasan, energy mekanik total dinyatakan dengan Energy potensial batu berubah menjadi energy kinetic sewaktu jatuh

Dimana adalah ketinggian batu diatas tanah pada saat tertentu dan adalah lajunya pada titik tersebut.. energy mekanik total pada titik 1 = energy mekanik total pada titik 2 Perubahan Energi dan Hukum Kekekalan Energi Energy dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sebuah batu yang dipegang tinggi di udara mempunyai energy potensial, pada waktu batu itu jatuh, energy potensialnya hilang, karena ketinggiannya diatas tanah berkurang. Pada saat yang sama,batu itu mendapat energy kinetic karena kecepatannya bertambah. Maka energy potensial berubah menjadi energy kinetic. Energy kinetic pelompat galah yang berlari diubah menjadi energy potensial elastic dari galah yang melengkung selanjutnya diubah menjadi penambahan energy potensial atlet yang sedang naik ke atas. Air di bagian atas bendungan mempunyai energy potensial, yang diubah menjadi energy kinetic pada saat air jatuh. Didasar bendungan, energy kinetic air dapat dipindahkan ke bilah-bilah turbin dan selanjutnya diubah menjadi energy listrik. Pada gambar disamping Energy potensial yang tersimpan pada busur yang melengkung dapat diubah menjadi energy kinetic anak panah. Pada masing-masing contoh ini, perpindahan energy diiringi dengan adanya kerja. Pengamatan ini memberikan pengertian yang lebih jauh mengenai hubungan antara kerja dan energy : kerja dilakukan ketika energy dipindahkan dari satu benda ke benda lainnya

Daya Daya rata-rata didefinisikan sebagai kecepatan perubahan energy. Sebagai contoh, seseorang mungkin bisa berjalan menempuh jarak yang jauh atau menaiki tangga yang bertingkat-tingkat sebelum harus berhenti karena banyaknya energy yang dikeluarkan. Di pihak lain, seseorang yang berlari dengan cepat menaiki tangga bisa jatuh kelelahan hanya setelah stu atau dua tingkat saja. Dalam hal ini dibatasi oleh daya. Kecepatan tubuhnya dapat merubah energy kimia menjadi energy mekanik.