Usaha Dan Energi

DORONGLAH TEMBOK SEKUAT TENAGAMU!

DORONGLAH MEJA SEKUAT TENAGAMU!

APA YANG TERJADI PADA TEMBOK DAN MEJA?

DISKUSIKAN BERSAMA TEMAN SEKELOMPOKMU!KEGIATAN MANA YANG TERMASUK USAHA?

BERIKAN ALASANYA

Bersepeda merupakan kegiatan yang menyehatkan. Pedal sepeda yang dikayuh memerlukan kekuatan. Kekuatan inilah yang disebut energi. Nah! energi, usaha dan daya akan kita bahas dalam Bab ini.

Selamat belajar!

SMA N 1 TENJOLarashati

Usaha

Contoh Kasus

LKS Usaha

KD

Beranda

LKS Energi

Energi

USAHA DAN ENERGI

Kompetensi Dasar1.5 Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik

1.5 Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Mendeskripsikan hubungan antara usaha, gaya, dan perpindahan.

• Menghitung besar energi potensial (gravitasi dan pegas) dan energi kinetik.

• Menganalisis hubungan antara usaha dan energi kinetik.• Menganalisis hubungan antara usaha dengan energi potensial.• Merumuskan bentuk hukum kekekalan energi mekanik.

USAHA (W)USAHA (W)merupakan besaran yang dihasilkan karena adanya gaya (F)dan perpindahan (s)benda

Secara matematis: W= F. s. cos Keterangan:W= usaha (joule)F= gaya (N)S= perpindahan benda (m)sudut antara gaya dan perpindahan

Benda dikatakan telah mengalami usaha apabila telah terjadi perpindahan (s)

Gaya yang digunakan adalah yang arahnya sama dengan arah perpindahan benda.

𝜃

𝐹

𝑠

A. Usaha benda dengan Gaya searah perpindahan

A

F = 10 N

BS= 2m

Sebuah Balok yang berada di posisi A ditarik mendatar dengan gaya 10 N sehingga bergeser 2 m dan berada di posisi B. Maka usaha yang dialami oleh balok adalah:

Gaya (F) sudah searah dengan perpindahan (s) sehingga dapat dihitung:W= F.s = 10. 2 = 20 Nm

B. Usaha dengan arah gaya menyimpang

W = F . cos . s

W = F . s

Ebi menarik mobil-mobilanya dengan gaya 20N dan membentuk sudut 300terhadap tanah. Jika mobil berpindah sejauh 2m, berapakah usaha

yang dialami mobil-mobilan?

Reza mendorong tembok dengan gaya 25 N, akan tetapi tembok tidak bergesar sedikitpun. Berapakan usaha yang dilakukan oleh Reza?

C. Usaha tanpa perpindahan benda

• W= F x S, -> dalam kasus ini tidak terjadi perubahan posisi sehingga s= 0

• W= 25 x 0 = 0 joule• Kesimpulan : apabila tidak terjadi

perpindahan posisi maka dikatakan bahwa benda tidak melakukan usaha (W=0 )

W = F . cos . s

W = 20 . cos . 2W = 20 . . 2

W = 20 joule

CONTOH KASUS

F1= 30 N

F1= 10 N

Ketika sebuah benda dikenai banyak gaya dan berpindah tempat, maka usaha total yang diperoleh adalah hasil kali antara resultan gaya dengan perpindahan.

D. Usaha yang dilakukan oleh banyak gaya

Pada gambar terdapat dua gaya : F1= - 10 N (karena arahnya ke kiri)F2= 30 N (arah ke kanan)

Contoh kasus:Fahrul mendorong meja ke arah kanan dengan gaya 30 N, dari arah berlawanan Sahrul mendorong meja dengan gaya 10 N sehingga meja bergeser sejauh 30 cm. Berapa besar usahanya dan kemana arahnya?

Ternyata meja bergeser sejauh 30 cm = 0,3 m, maka besar Usaha (W) yang diberikan kepada benda adalah:W = F r . s = 20. 0,3 = 6 joule ke arah kanan

Resultan Gaya yang dialami benda adalah ,Fr= F1 + F2 Fr = -10+30 = 20 N ke arah kanan

Latihan Soal1. Rizal menarik mobil-mobilanya menggunakan tali yang membentuk sudut

450 terhadap tanah dengan gaya 10 N. Apabila mobil ditari sejauh 3m. Berapakah usaha yang telah dilakukan oleh rizal

2. Tentukan besar usaha yang telah dilakukan oleh resultan gaya pada masing-masing gambarNO USAHA (joule) Arah

A

Benda bergerak kesamping sejauh 3 m

B

Benda bergerak ke samping sejauh 4 m

C

Benda bergerak ke samping sejauh 5 m

F1= 10 NF1= 10 N

F1= 20 N

F1=10 N

F1= 10 N

F1= 20 N

ENERGI• Energi merupakan kemampuan benda

untuk melalukan usaha• Dalam kehidupan sehari-hari kita

sering kali menjumpai berbagai macam energ seperti, energi kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gerak dll

• Dalam mekanika gerak, energi dibedakan menjadi dua jenis yaitu:

ENERGI KINETIK

ENERGI POTENSIAL

ENERGI MEKANIK

ENERGI KINETIK

A. Energi kinetik (Ek) Energi kinetik merupakan energi yang

dimiliki oleh benda yang bergerak. Benda yang bergerak berarti memiliki

kecepatan (v) sehingga benda diam dapat dikatakan tidak memiliki energi kinetik

Persamaan matematis dari energi kineti (Ek) adalah

𝑬𝑲=𝟏𝟐𝒎𝑽𝟐

Contoh:Rizal lari dengan kecepatan 2 m/s, jika dia bermassa 50 kg berapakah energi gerak yang telah dikeluarkan olehnya?

Penyelesaian:Diket: v= 2m/s m = 50 kgDitanya: Ek ?Jawab:= ½ 2. 22 = 4 joule

𝑾=𝟏𝟐𝒎(𝒗 ¿¿𝒕𝟐−𝒗𝟎

𝟐)¿

𝑊=∆𝐸𝑘 𝑊=𝐸𝑘𝑡−𝐸𝑘0

Keterangan:Ek= energi kinetik yang dikeluarkan

benda (joule)m= massa benda (kg)v0= kecepatan awal benda (m/s)

vt = kecepatan akhir benda (m/s)

Untuk melakuan usaha, sebuah benda membutuhkan energi yaitu dengan merubahnya. Jadi usaha merupakan bentuk perubahan energi.

HUBUNGAN ANTARA USAHA DAN ENERGI:

Contoh:Rizal lari dengan kecepatan 2 m/s, karena sedang megejar anwar rijal menambah kecepatanya menjadi 5 m/s. Berapakah usaha yang dilakukan oleh rizal jika dia bermassa 50 kg?

PenyelesaianDiket:v0 =2m/svt = 5m/sm= 50 kg

Ditanya: WJawab: 𝑾=

𝟏𝟐𝒎(𝒗 ¿¿𝒕𝟐−𝒗𝟎

𝟐)¿)

4)= 25. 21=525 joule

a. USAHA DAN ENERGI KINETIK

ENERGI POTENSIAL GRAVITASI Energi potensial gravitasi merupakan

energi yang dimiliki benda dengan meninjau ketinggiannya dari permuakaan bumi.

Besaran yang mempengaruhi Ep adalah

massa benda (m), ketinggian benda (h), dan percepatan gravitasi bumi (g= 9,8 m/s2)

Benda yang berada tepat di atas permukaan tanah memiliki Ep= 0 joule

Secara matematis dapat dituliskan :

2 KG

Ep =

Contoh:Buah kelapa berada di pohonya dengan yang berada pada ketinggian 5 m dari permukaan tanah. Jika massanya adalah 2 kg, berapakah energi potensial yang dimiliki kelapa tersebut?

Penyelesaian:Diket: h= 5mm= 2 kgg= 10 m/s2

Ditanya: Ep=JawabEp= m. g. h

= 10. 52. = 100 joule h= 5m

Usaha merupakan perubahan Energi potensial benda. Perubahan energi potensial karena adanya perubahan tinggi benda.

W=m.g (h0-ht)Keterangan:Ep = energi potensial benda (joule)m= massa benda (kg)g= percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s2)h0= ketinggian benda awal (m)ht= ketinggian benda akhir (m)

B. HUBUNGAN USAHA DAN ENERGI POTENSIAL BENDA

W=∆Ep W=Ep0-EptW=m.g.h0-m.g.ht

contoh:Buah kelapa berada di pohonya dengan yang berada pada ketinggian 5 m dari permukaan tanah. Jika massanya adalah 2 kg, jika kelapa tersebut jatuh di atas genteng dengan ketinggian 3 m , berapakah usaha yang dilakukan kelapa tersebut?

Diket:h0= 5M= 2kgHt= 3m

Ditanya: W

Jawab:W=m.g (h0-ht) = 2. 10. (5-3) = 20. 2= 40 joule