USAHA DAN ENERGIUSAHADAYAENERGI

Gaya dan Mekanika Kinematika bagaimana benda bergerakDinamika gaya; mengapa benda bergerak sedemikian rupaGaya dorongan atau tarikan terhadap sebuah bendaBeberapa hukum tentang gerak :1. Hukum I Newton 2. Hukum II Newton3. Hukum III Newton4. Hukum Gravitasi Newton

A. Hukum I Newton (hukum inersia) Sebuah benda akan tetap diam atau bergerak lurus dengan kecepatan konstan bila jumlah gaya-gaya yang bekerja pada benda itu sama dengan nol (Hukum Kelembaman). F = 0

Percepatan yang dialami oleh sebuah benda berbanding lurus dengan besar gaya (resultan gaya) yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. arah percepatan sama dengan arah gaya (resultan gaya) Untuk sistem dengan beberapa gaya : F = m a B. Hukum II Newton C. Hukum III NewtonJika sebuah benda (benda I) mengerjakan gaya terhadap benda lain (benda II) maka benda II mengerjakan pula gaya yang sama besarnya terhadap benda I, dalam arah yang berlawanan ( Hukum aksi reaksi : gaya aksi = gaya reaksi).

Pasangan gaya F1 dan F2 merupakan pasangan gaya aksi reaksi . Kedua gaya ini bekerja pada benda yang berbeda! (Bayangkan pasangan gaya aksi-reaksi antara meja dan buku yang terletak diatasnya).C. Hukum III Newton . . . (lanjutan)

D. Hukum Gravitasi Newton Dua buah benda yang terpisah berinteraksi dengan gaya tarik menarik yang besarnya berbanding lurus dengan perkalian massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisahnya

GAYA - GAYA PADA PADA PARTIKEL 1.Gaya Berat (W) Timbul karena gaya tarik menarik benda dengan bumi.

2.Gaya Normal (N) Gaya atau komponen gaya yang permukaan

3. Gaya gesek Bekerja pada permukaan benda yang bersentuhan dalam keadaan bergerak atau cenderung bergerak satu terhadap yang lain. Timbul karena adanya interaksi molekuler partikel-partikel kedua permukaan Ffr=k FNFfr= gaya gesekank = koefisien gesekan kinetikFN = gaya normalFs max= s FN Ffr < s FN

Benda diam Ffr = FABenda tepat akan bergerak Ffr. = s FN Benda bergerak : Ffr = k FNk s 0 (k, s) 1 Permukaan licin : 0 Permukaan kasar : 1

A. USAHAGaya dikatakan telah melakukan usaha jika gaya tersebut menyebabkan perpindahanBesarnya usaha yang dilakukan oleh gaya F sama dengan hasil kali komponen gaya pada arah perpindahan dengan jarak perpindahannya.

FF cos F sin sW = F.sW = Fs cos di mana: W = Usaha (Joule) F = Gaya (N) s = Jarak perpindahan (m) = Sudut antara gaya dengan arah perpindahan

Untuk sudut-sudut yang istimewa

a. Besarnya usaha jika = 0oDalam hal ini arah gaya F berimpit dengan arah perpindahan bendaW = F.s (karena cos 0o = 1)

b. Besarnya usaha jika = 90oArah gaya F tegak lurus dengan arah perpindahan benda, sehingga W = 0 ( karena cos 90o = 0)

c. Besarnya usaha jika = 180oArah gaya F berlawana terhadap arah perpindahan bendaW = - F.s (Karena cos 180o = -1)

B. DAYADaya adalah kemampuan untuk melakukan usaha tiap satuan waktu atau kecepatan melakukan usaha.

UsahaDaya = ----------------- atau P = W/t Satuan waktu

di manaP = Daya (Watt)W = Usaha (Joule)t = Waktu (secon)

Joule / seconkilowatt jam (kWh)1 kWh = (1000 Watt)x 3600 secon) = 3,6 x 106 Watt secon = 3,6 x 106 JouleHorse Power (hp) ------- tenaga kuda1 hp = 746 Watt Satuan daya yang lain adalah:

C. ENERGIEnergi adalah kemampuan melakukan usaha atau usaha yang tersimpan.Dalam mekanika dikenal beberapa bentuk energi antara lain:a. Energi Potensialb. Energi Kinetikc. Energi Mekanik

a. Energi PotensialEnergi Potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya.a.1. Energi Potensial GravitasiEnergi potensial benda yang massanya m berada pada ketinggian h di atas permukaan bumi

Ep = mgh

di manam = massa benda (kg)g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)h = kedudukan benda diatas permukaan bumi (m)

hAB

a.2 Energi Potensial PegasBerlaku untuk pegas yang yang diregangkan atau ditekanF = kxW = kx2Ep = kx2Di mana:k = Konstanta pegas (N/m)x = Jarak regangan pegas (m)Fx

b. Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya.Ek = mv2Di mana:m = massa benda (kg)v = kecepatan benda (m/s)

Penurunan energi kinetik

c. Energi MekanikEnergi mekanik = jumlah energi potensial dan energi kinetik

Em = Ep + EkEm = mgh + mv2

HUKUM KEKEKALAN ENERGI Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk energi lainnya.Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ep2

HUKUM KEKEKALAN ENERGI Di dalam suatu sistem tertutup jumlah energi (potensial + kinetik) tetap besarnya. EP + EK= konstan EP1 + EK1 = EP2 + EK2 EP2 EP1 = - (EK2 EK1 ) (EP) = - (EK)Bertambahnya energi potensial akan disertai pengurangan energi kinetik dalam jumlah yang sama.

Contoh :Tentukan tinggi maksimum sebuah benda yang ditembakkan ke atas dengan kecepatan awal vo. Abaikan energi yang hilang karena gesekan benda dengan udara.

Titik 1 : EP1 maksimum = mgh1 h1 = maksimum EK1 = 0 v = 0Titik 2 : EP2 < EP1 karena : h2 < h1 EK2 > EK1Titik 3 : EP3 = 0, karena h3 = 0 EK3 = maksimum Catatan : Pada titik 1 sampai dengan titik 3, terjadi pertukaran energi, dari EP EK Pada titik 3 5, terjadi pertukaran EK EP Peristiwa diatas dikenal dengan : Hukum Kekekalan Energi.

HUBUNGAN ANTARA USAHA DAN ENERGIBesarnya usaha yang dilakukan oleh gaya tetap yang bekerja pada sebuah benda sama dengan selisih atau perubahan energinya.

W = Ep = Ep akhir Ep awalW = Ek = Ek akhir Ek awal

Terima Kasih