ENERGI POTENSIAL DAN KONSERVASI ENERGIREFERENSI: HALLIDAY-RESNICK-WALKER “FISIKA DASAR EDISI 7 JILID 1”

Oleh:

Yusup Maulana Saptedi (I0513051)

S1 Teknik Kimia – Universitas Sebelas Maret

USAHA DAN ENERGI POTENSIALSaat tomat dilempar ke atas, gaya gravitasi memberikan usaha negatif pada tomat. Hal ini disebabkan gaya tersebut memindahkan energi dari energi kinetik tomat ke energi potensial gravitasi pada sistem tomat-bumi.

Saat tomat mencapat puncak ketinggian dan beranjak turun, gaya gravitasi memberikan usaha positif pada tomat dan gaya tersebut memindahkan energi dari energi potensial gravitasi ke energi kinetik.

Baik saat tomat naik dan turun, perubahan energi gravitasi potensial ∆U didefinisikan sebagai sama dengan negatif dari usaha yang dilakukan pada tomat oleh gaya gravitasi. UW (1

)

GAYA KONSERVATIF DAN NONKONSERVATIF

GAYA KONSERVATIF

A

B1

2

Gaya disebut konservatif apabila usaha yang dilakukan sebuah partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain tidak bergantung pada lintasannya

WAB(1) = WAB(2)

A

B1

2

WAB(1) = - WBA(2)

WAB(1) + WBA(2) = 0

Usaha total yang dilakukan oleh gaya

konservatif adalah nol apabila partikelbergerak sepanjang lintasan tertutupdan kembali lagi ke posisinya semula

Contoh : Usaha oleh gaya gravitasi

Usaha oleh gaya pegas

(2)(3)(4)

GAYA NONKONSERVATIF

Gaya disebut nonkonservatif apabila usaha yang dilakukan sebuah partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain

bergantung pada lintasannya. A

d B

s WAB(sepanjang d) WAB(sepanjang s)

Contoh : Usaha oleh gaya gesek kinetik

(5)

MENENTUKAN NILAI ENERGI POTENSIAL

f

i

x

xdxxFW )(

f

i

x

xdxxFU )(

Karena W = ─∆U maka

Energi Potensial GravitasiAda partikel bermassa m bergerak secara vertikal sepanjang sumbu y (arah ke atas positif). Gaya gravitasi Fg sebesar –mg (mengarah ke bawah) kita substitusikan ke persamaan (7) dan di integral terhadap sumbu y (karena gaya gravitasi bekerja pada arah vertikal).

(6)

(7)

f

i

y

ydymgU )( f

i

y

yymg ][ f

i

yyymg

ymg (8))( if yymgU

Jika titik acuan diatur yi = 0, maka:

mgyyU )( (9)

KONSERVASI ENERGI MEKANIK

Energi mekanik, Emek dari sebuah sistem merupakan penjumlahan dari energi potensial U dan energi kinetik K dari objek yang ada didalamnya.

Emek = K + U (10)

Sebelumnya kita telah mendapatkan persaman

UW KW dan

Dengan menggabungkan kedua persaman diatas, diperoleh:

UK

Kf − Ki = − (Uf − Ui)

ffii UKUK

Energi mekanik suatu sistem akan selalu konstan jika gaya yang menyebabkan perubahan energi padanya adalah hanya gaya konservatif pada sebuah sistem terisolasi.

Ei = Ef

(11)

(12)

KERJA YANG DILAKUKAN KEPADA SISTEM OLEH GAYA LUAR

Usaha W adalah energi yang di transfer ke atau dari sistem oleh sebuah gaya eksternal yang bekerja pada sistem. Bila lebih dari satu gaya yang bekerja pada sebuah sistem, usaha total mereka adalah besarnya energi yang ditransfer.

Jadi, W = ∆Emek (usaha yang dilakukan pada sistem)

(13)(14)

WUK

Tidak Melibatkan Gaya GesekKetika gesekan tidak terlibat, usaha yang dilakukan pada sistem dan perubahan energi mekaniknya adalah:

Melibatkan Gaya Gesek

F

vfvi

d

fk

Dengan Hukum Newton II di dapat: m

fFamafF k

k

Dengan mendefinisikan usaha sebagai energi kinetif di dapat:

KW

(15)

d

vva

vvmdma

vvmFd

if

if

if

2

)()(

)(

22

221

221

(16)

Samakan a pada persamaan (15) dan (16)

d

vv

m

fF ifk

2

22

dfEFd kmek

(17)

Dalam situasi yang lebih umum, mungkin saja terdapat energi potensial (misalnya balok yang menanjak di bidag miring), maka persamaan (17) dapat dituliskan:

(18)

dfkFd

dfmvmvFd

k

kif

2212

21

TERIMAKASIH