Upload
meita-sukma-listiyana
View
49
Download
9
Embed Size (px)
Citation preview
ENERGI dan USAHA
ENERGI energi disebut juga sebagai tenaga energi disebut juga sebagai tenaga
energi berhubungan dengan gerak energi berhubungan dengan gerak
energi mempunyai kemampuan melakukan kerjaenergi mempunyai kemampuan melakukan kerja
Dalam Fisika “ energi ” , dihubungkan dengan dengan kerja yaitu Dalam Fisika “ energi ” , dihubungkan dengan dengan kerja yaitu
kemampuan untuk melakukan pekerjaan mekanikkemampuan untuk melakukan pekerjaan mekanik
1. Sifat Energi :
Transformasi energi mengubah ke energi lain
Transfer energi memindahkan ketempat lain
Kerja dapat pindah kesistem lain dengan gaya
Energi tidak dapat dinetuk dan tidak dapat dimusnahkaan
2. Macam-2 Energi :
A. Energi potensial gravitasi
Apabila permukaan bumi = potensial nol dan krtinggian > 1000
km, maka kecepatan gravitasi dianggap konstan, sehingga
akan diperoleh :
B. Energi potensial pegas
tarikan
penekanan
kemampuan benda terhubung pegas berada disuatu tempat
C. Energi Kinetik
Energi yang dipunyai oleh suatu benda yang bergerak, secara
matematis dinyatakan :
Solusi :
(a)Energi kinetik peluru (Ek1)
(b) Kerja yang dikerjakan peluru = energi kinetik
W = F.x = Ek1 – Ek2 Ek2 = 0
F = ( Ek1 – Ek2) / x =
(c)Gaya dorong gas menghasilkan kerja W = F.x
(d)Gaya dorong rata-2 peluru menghasilkan kerja= W
W = (F – f).x Gaya dorong gas > gaya dorong peluru
Solusi :
Solusi :
Ketinggian turun dari 2,,5 m – 1 m Ketinggian turun dari 2,,5 m – 1 m h = 1,5 mh = 1,5 m
sehingga sehingga :
D. KERJA / USAHA
USAHA KERJAKERJA/USAHA
Usaha berdasarkan pengertian sehari-Usaha berdasarkan pengertian sehari-hari ,tidak dapat dinyatakan dalam angka hari ,tidak dapat dinyatakan dalam angka atau dalam bentuk rumusatau dalam bentuk rumus matematika matematika (misal : belajar,bekerja,dll)(misal : belajar,bekerja,dll)
Usaha berdasarkan pengertian ilmu Fisika, Usaha berdasarkan pengertian ilmu Fisika, merupakan proses perubahan energi dan merupakan proses perubahan energi dan selalu dihubungkan dengan gaya (F) yang selalu dihubungkan dengan gaya (F) yang menyebabkan perpindahan (s) menyebabkan perpindahan (s)
D.1. Satuan, dan Dimensi Usahaa
Satuan Usaha :
Gaya = F = Newton = kg.m/det2
Perpindahan (s) = meter (m)
Usaha = U = F x s = kg.m/det2 x m = kg.m2/det2 = joule
Dimensi Usaha :
usaha = dimensi gaya x dimensi perpindahan
[ W ] = [ F ] . [ s ] = MLT-2 . L
[ W ] = ML2T-2
Persamaan Usaha/Kerja
D.2. Usaha dengan Gaya Konstan
Didefinisikan sebagai hasil besar komponen gaya pada arah
perpindahan dengan besarnya perpindahan yang dihasilkan.
Secara metematika dinyatakn sebagai :
W = F x s
dengan :
W = usaha = N.m = kg.m2/det2 = joule
F = komponen gaya pada arah s = N
s = perpindahan = m
Fy F
Fx
1. Jika gaya komponen gaya yang melakukan usaha membentuk
sudut , dengan perpindahan s = m, maka gaya tersebut dapat
diuraikan :
Komponen y Fy = F.sin. W = F x s = (Fy + Fx) x s
Komponen x Fx = F.cos.
Ws = F.s.cos atau W = F.s 2. Jika gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah gaya
berat Fw), gaya normal (FN) dan gaya gesek (Fs), maka :
Gaya Fx > Fs benda bergerak
kekanan
Gaya Fy < W bendah menyentuh
lantai (N > 0)
Gaya Fy > W benda bergerak lepas
dari lantai (N < 0)
Fy
Fx
W
F
N
D.3. Usaha yang Dihasilkan oleh n.F (beberapa gaya F)
Misal suatu usaha yang dilakukan oleh tiga gaya F1, F2 daqn F3,mengalami
perpindahan sejauh s. masing=masing gaya F mempunyai sudut , seperti
yang ditunjukkan pada gambar berikut :
W = W1 + W2 + W3
W = F1.s.cos 1 + F2.s.cos 2 + F3.s.cos 3
dengan :
W1 = F1.s.cos 1
W2 = F2.s.cos 2
W3 = F3.s.cos 3
atau W = F.s.cos
D.4. Hubungan Usaha dan Energi Kinetik
Sebuah benda dengan massa = m, berada pada bidang datar tanpa
gesekan, pada benda bekerja gaya F konstan , seperti pada gambar.
Resultante gaya dinyatakan dalam :
Dan usaha dinyatakan :
Fv2v1
S
Dari persamaan :
W = 2.a.s
Dan
W = (v2)2 – (v1)2
½ (mv2)2 – ½ (mv1)2 = Ek2 – Ek1 = Ek
E. DAYA dan EFISIENSI
P = W / t = F. s/t
P = F.v
Efisiensi = rasio antara daya keluaran dan daya masukan, secara
matematik dinyatakan dalam persamaan :
Efisiensi tidak punya satuan maupun dimensi.
Satuan kWh = kilowattjam adalah satuan energi,
Satuan daya = kilowatt (KW ) /.watt (W).
Contoh :
Sebuah benda kecil bermassa m diletakan pada pada suatu bidang
datar di titik O. Benda tersebut diberi kecepatan awal mendatar v0.
Hitung daya rata-rata yang dilakukan oleh gaya gesekan selama
gerakan (hingga ia berhenti), bila koefisien gesekan μ = 0,27, m = 1,0
kg, dan v0 = 1,5 m/s
Solusi :
Daya rata-rata oleh gaya gesekan adalah usaha yang dilakukan oleh
gaya gesekan dibagi dengan waktu total.
Waktu total diperoleh dari :
Dari persamaan : F = m.a a = F / m = .g
Sehinggaq besarr daya rata-2 :
P
F. HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK Usaha yang dilakukan gaya gravitasi dari titik ke titik lain, tidak
bergantung pada jalan yang ditempuh.
Jumlah energi kinetik (Ek) dan energi potensial (Ep) dalam medan
gravitasi = konstan
Jumlah energi kinetik + jumlah energi potensial = energi mekanik (Em)
Jumlah energi kinetik dan energi potensial dititik 1 = di titik 2, sehingga :
Em = Ek + Ep = konstan
Em = konstan
Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
½ mv12 + mgh1 = ½ mv2
2 + mgh2 = Em
HUKUM KEKALAN ENERGI MEKANIK
Jika W = positif Ek1 > Ek2 , Em
Jika W = negatif Ek1 < Ek2 , Em
Solusi :
Berlaku hukum kekekalan energi, bahwa :Berlaku hukum kekekalan energi, bahwa :
En.kinetik yang hilang + usaha lok = kenaikan gesekan + usaha En.kinetik yang hilang + usaha lok = kenaikan gesekan + usaha gesekangesekan
Kemiringan = 1 % Kemiringan = 1 % setiap 1 m permukaan akan naik 0,01 m, setiap 1 m permukaan akan naik 0,01 m,
Sehingga hSehingga hf f – h– hoo = 0,01 m = 0,01 m
Dan jarak yang ditempuh KA adalah Dan jarak yang ditempuh KA adalah
s = 277 ms = 277 m
Solusi :Solusi :
Balok bergerak lurus beraturan, Balok bergerak lurus beraturan,
sehingga : sehingga :
Usaha total = energi linetik = 0Usaha total = energi linetik = 0
Wt = EkWt = Ek11 – Ek – Ek22 = 0 = 0
atau atau
Wt = Wt = Ek = 0Ek = 0
Wt = WWt = WFF + W + Wgg = 0 = 0 W WFF = - W = - Wgg = = Ep Ep
WWFF = mgh = .................. = mgh = ..................