USAHA DAN ENERGI I.
USAHA
Usaha alias Kerja yang dilambangkan dengan huruf W (Work-bahasa inggris), digambarkan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh Gaya (F) ketika Gaya bekerja pada benda hingga benda bergerak dalam jarak tertentu. Hal yang paling sederhana adalah apabila Gaya (F) bernilai konstan (baik besar maupun arahnya) dan benda yang dikenai Gaya bergerak pada lintasan lurus dan searah dengan arah Gaya tersebut.
F
F
s
Posisi awal
Posisi akhir
Secara matematis dirumuskan :
W = = F. s
Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Komponen gaya yang searah dengan perpindahan adalah F cos θ.
θ F cos θ
Posisi awal
s
Posisi akhir
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :
W = (F cos θ). s = F. s. cosθ
INGATTT!!
Usaha hanya memiliki besar dan tidak mempunyai arah karena termasuk besaran skalar. Satuan Usaha dalam Sistem Internasional (SI) adalah newton-meter. newton Satuan newton-m meter eter juga biasa disebut Joule ( 1 Joule = 1 N.m). Dalam sistem CGS,satuan usaha disebut erg. 1 erg = 1 dyne.cm. Dalam sistem British, usaha diukur dalam foot foot-pound (kaki--pon). 1 Joule = 107 erg = 0,7376 ft.lb. KEEP SMILE......................... SMILE
II.
ENERGI
Segala sesuatu yang kita lakukan dalam kehidupan sehari-hari hari membutuhkan energi. Untuk bertahan hidup kita membutuhkan energi yang diperoleh dari makanan. Setiap kendaraan membutuhkan energi untuk bergerak dan energi itu diperoleh dari bahan bakar. Hewan juga membutuhkan energi untuk un hidup, sebagaimana manusia dan tumbuhan. Secara sederhana, energi merupakan kemampuan melakukan usaha. Definisi yang sederhana ini sebenarnya kurang tepat atau kurang valid untuk beberapa jenis energi (misalnya energi panas atau energi cahaya tidak dapat dap melakukan kerja). Definisi tersebut hanya bersifat umum. Secara umum, tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja. Usaha dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda lain.
Contoh: jika kita mendorong sepeda motor yang mogok, usaha alias kerja yang kita lakukan menggerakan sepeda motor tersebut. Pada saat yang sama, energi kimia dalam tubuh kita menjadi berkurang, karena sebagian energi kimia dalam tubuh berubah menjadi energi kinetik sepeda motor. a. Hukum Kekekalan Energi “ Pada suatu sistem yang terisolasi, yaitu suatu sistem dimana gaya – gaya yang bekerja hanyalah gaya – gaya yang berhubungan dengn energi potensial energi mekanik sistem adalah konstan “
EM = EK + EP
Σ total energi pada sistem dan lingkungan bersifat kekal alias tetap. Energi tidak pernah hilang, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. b. Macam – Macam Energy Dalam Kehidupan Sehari – Hari Energi Potensial energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya. Energi ini merupakan energi yang masih tersimpan atau tersembunyi pada benda , tetapi jika diberi kesempatan energi ini dapat dimanfaatkan menjadi usaha. Beberapa jenis energi potensial mislnya: - Energi potensial gravitasi Adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukan atau ketinggiannya dari benda lain . Energi potensial di permukaan bumi ( medan gravitasi homogen ) di nyatakan oleh : EP = mgh EP = energi potensial gravitasi ( J )
g = percepatan gravitasi (m/s²) h = ketinggian terhadap acuan ( m) m = massa benda(kg ) - Energi potensial listrik - Energi potensial nuklir Energi Kinetik : Adalah energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatannya. Energi kinetik dinyatakan oleh : EK =
1 mv 2 2
EK= energi kinetik (J) M= massa benda (kg) V= kecepatan benda ( m/s) Energi Mekanik Energi Kimia Energi Listrik Energi Panas Energi Cahaya
III. USAHA OLEH PERUBAHAN ENERGI KINETIK Jika suatu benda menempuh lintasan lurus mendatar maka energy potensial benda tersebut tetap. Jika kemudian pada benda tersebut diberi gaya konstan F segaris dengan perpindahannya , maka usaha yang dilakukan oleh gaya konstan F sama dengan perubahan energy kinetic (∆EK) yang dialami benda itu. Perubahan energy kinetic adalah selisih antara energy kinetic akhir ( ܭܧଶ ) dan energy kineyik awal (ܭܧଵ ). Atau dengan kata lain : usaha yang dilakukan oleh gaya resultan yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energy kinetic yang dialami benda itu, yaitu energy kinetic akhir dikurangi
energy kinetic awal. Pernyataan diatas dikenal dengan sebutan teorema
usaha-energi kinetic.
m
m
Δx Gambar 2
ࢃ = ࡲ ࢤ࢞ = ࢤࡱࡷ = ࡱࡷ − ࡱࡷ ࢃ = ࡲ ࢤ࢞ =
IV.
ܞ( ܕ − ܞ )
USAHA OLEH PERUBAHAN ENERGI MEKANIK Usaha oleh perubahan eneri mekanik
( EM ) adalah jumlah energy
potensial dan energy kinetik. Pada kasus umum usaha yang dilakukan pada benda menyebabkan terjadinya perubahan energy mekanik. Misalkan pada suatu benda bermassa m yang berada pada kedudukan 1 dilakukan usaha W sehingga benda tersebut berpindah pada kedudukan 2 ( gambar 1 ) , maka usaha yang dilakukan sama dengan perubahan energy mekanik (∆EM) yang dialami benda itu.
EM = EP + EK = konstan
h2 h1
Gambar 1
Don’t forget . . . ܹ = ܯܧ = ܯܧ߂ = ݔ߂ ܨଶ − ܯܧଵ = (ܲܧଶ + ܭܧଶ ) − (ܲܧଵ + ܭܧଵ ) ܹ = ݔ߂ ܨ ଵ
ଵ
= ቀ݉݃ℎଶ + ଶ ݉ݒଶ ଶ ቁ − (݉݃ℎଵ + ଶ ݉ݒଵ ଶ ଵ
ଵ
ܹ = ݃݉( = ߂ ܨℎଶ − ݉݃ℎଵ ) + (ଶ ݉ݒଶ ଶ − ଶ ݉ݒଵ ଶ )
***Good Luck ***
