KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Usaha dan energi
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Usaha dan energi
KOMPETENSI DASAR:1.5 Menganalisis hubungan antara usaha,
perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik
INDIKATOR 1. Menguraikan hubungan antara usaha, gaya, dan
perpindahan2. Menghitung besar energi potensial (gravitasi dan
pegas) dan energi kinetik3. Menerapkan hubungan antara usaha dan energi
kinetik4. Menerapkan hubungan antara usaha dengan
energi potensial5. Menganalisis bentuk hukum kekekalan energi
mekanik
STANDAR KOMPETENSI 1. Menganalisis gejala alam dan
keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Mengapa mobil jeep ini mampu menarik sebuah beban yang sangat berat ???
karena adanya usaha.
Apa yang dimaksud dengan usaha ?
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
DEFINISIDEFINISIUsaha adalah hasil kali antara gaya Usaha adalah hasil kali antara gaya konstan F dengan perpindahan s.konstan F dengan perpindahan s.
Keterangan :Keterangan :
F = gaya (N)F = gaya (N)
s = perpindahan yang dilakukan (m)s = perpindahan yang dilakukan (m) = sudut yang dibentuk oleh gaya dan = sudut yang dibentuk oleh gaya dan
perpindahan.(perpindahan.(00)) Satuan SI dari kerja: newton.meter = Satuan SI dari kerja: newton.meter = joule joule
(J)(J)
sFW cos
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Satuan Dari usaha Satuan Dari usaha
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Teorema Usaha -Energi Teorema Usaha -Energi Dan Energi KinetikDan Energi Kinetik
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Kebanyakan orang mengharapkan Kebanyakan orang mengharapkan hasil ketika ia melakukan kerja.hasil ketika ia melakukan kerja.
Tetapi dalam Fisika, hasil diperoleh Tetapi dalam Fisika, hasil diperoleh ketika resultan gaya melakukan ketika resultan gaya melakukan kerja pada suatu benda.kerja pada suatu benda.
Hasil tersebut merupakan Hasil tersebut merupakan perubahan energi kinetik dari benda perubahan energi kinetik dari benda tersebut.tersebut.
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
ENERGI KINETIKENERGI KINETIK
Definisi Definisi
Energi kinetik dari suatu benda Energi kinetik dari suatu benda dengan massa dengan massa mm dan laju dan laju vv, , diberikan oleh:diberikan oleh:
Satuan SI dari Energi Kinetik adalah:Satuan SI dari Energi Kinetik adalah:
joule (J)joule (J)
2
21mvEK
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
TEOREMA USAHA-ENERGITEOREMA USAHA-ENERGI
Ketika resultan gaya melakukan kerja W pada Ketika resultan gaya melakukan kerja W pada suatu benda, energi kinetik dari benda suatu benda, energi kinetik dari benda tersebut berubah dari keadaan awal EKtersebut berubah dari keadaan awal EK00 ke ke
keadaan akhir KEkeadaan akhir KEff, Perbedaan antara kedua , Perbedaan antara kedua
nilai ini sama dengan kerja yang dilakukan:nilai ini sama dengan kerja yang dilakukan:
20
20 2
121
mvmvEKEKW ff
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
USAHA OLEH ENERGI KINETIK
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
ENERGI POTENSIAL GRAVITASIENERGI POTENSIAL GRAVITASI
DefinisiDefinisi
Energi Potensial Gravitasi (Energi Potensial Gravitasi (EPEP) ) adalah energi yang dipunyai oleh adalah energi yang dipunyai oleh benda dengan massa benda dengan massa mm yang yang bergantung pada posisi relatif bergantung pada posisi relatif terhadap permukaan bumi. Posisi terhadap permukaan bumi. Posisi benda tersebut diukur pada benda tersebut diukur pada ketinggian ketinggian hh yang relatif terhadap yang relatif terhadap suatu titik acuan:suatu titik acuan:
mghEP
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Energi Mekanik Total
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Konsep dari kerja dan teorema kerja-energi Konsep dari kerja dan teorema kerja-energi telah memberikan kesimpulan bahwa suatu telah memberikan kesimpulan bahwa suatu benda dapat mempunyai dua jenis energi: benda dapat mempunyai dua jenis energi: energi kinetik dan energi potensial gravitasi. energi kinetik dan energi potensial gravitasi.
Jumlahan dari kedua jenis energi ini dikenal Jumlahan dari kedua jenis energi ini dikenal dengan energi mekanik total dengan energi mekanik total EE, sehingga:, sehingga:
E = EK + EPE = EK + EP Teorema kerja-energi dapat dituliskan Teorema kerja-energi dapat dituliskan
dalam bentuk energi mekanik total:dalam bentuk energi mekanik total:
WWncnc = E = Eff – E – E00
ENERGI MEKANIK TOTALENERGI MEKANIK TOTAL
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Kekekalan Energi Kekekalan Energi MekanikMekanik Jika tidak ada kerja yang dilakukan oleh Jika tidak ada kerja yang dilakukan oleh
gaya non-konservatif, atau gaya non-konservatif, atau WWncnc = 0, = 0,
makamaka
EEff = E = E00
(½mv(½mvff22 + mgh + mghff) = (½mv) = (½mv00
22 + mgh + mgh00) )
Atau energi mekanik total bernilai Atau energi mekanik total bernilai konstan sepanjang lintasan antara titik konstan sepanjang lintasan antara titik awal dan akhir, atau tidak ada awal dan akhir, atau tidak ada perubahan dari nilai awalnya perubahan dari nilai awalnya EE00..
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Contoh: Roller Coaster RaksasaSatu dari yang tercepat Satu dari yang tercepat
diantara roller coaster di diantara roller coaster di dunia adalah Magnum dunia adalah Magnum XL-200 di Cedar Point XL-200 di Cedar Point Park in Sandusky, Ohio Park in Sandusky, Ohio (seperti gambar). Kereta (seperti gambar). Kereta seakan-akan jatuh dari seakan-akan jatuh dari ketinggian 59,4 m. ketinggian 59,4 m. Asumsikan bahwa Asumsikan bahwa coaster ini memiliki coaster ini memiliki kecepatan yang kecepatan yang mendekati nol ketika mendekati nol ketika berada di puncak. berada di puncak. Abaikan gesekan dan Abaikan gesekan dan tentukan kecepatan tentukan kecepatan kereta tepat ketika kereta tepat ketika berada di bawah.berada di bawah.
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
PENYELESAIANPENYELESAIAN Gaya normal tegak lurus arah gerak Gaya normal tegak lurus arah gerak
sehingga tidak ada kerja yang dilakukan. sehingga tidak ada kerja yang dilakukan. Gesekan diabaikan, sehingga WGesekan diabaikan, sehingga Wncnc = 0 J. = 0 J.
Gunakan hukum kekekalan energi Gunakan hukum kekekalan energi mekanik, sehingga:mekanik, sehingga:
awalmekanik energi
020
akhirmekanik energi
2
21
21
mghmvmghmv ff
m/s 1,342 020 hhgvv ff
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
DAYA DefinisiDefinisi
Daya rata-rata adalah rata-rata Daya rata-rata adalah rata-rata perubahan dari kerja perubahan dari kerja WW yang dilakukan dan yang dilakukan dan diperoleh dengan membagi W dengan diperoleh dengan membagi W dengan waktu yang diperlukan untuk melakukan waktu yang diperlukan untuk melakukan kerja tersebut.kerja tersebut.
Satuan SI untuk Daya adalah joule/detik = Satuan SI untuk Daya adalah joule/detik =
watt (W)watt (W)
P
tW
P
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Tabel Satuan dari Daya
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
BENTUK LAIN DARI DAYABENTUK LAIN DARI DAYA Daya dapat pula didefinisikan sebagai
perubahan dari energi dibagi dengan waktu.
Karena kerja, energi dan waktu merupakan besaran skalar, maka daya juga merupakan besaran skalar.
Karena W = Fs maka daya rata-rata juga dapat dituliskan sebagai berikut:
waktuenergi perubahan P
vFP
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
LATIHAN SOALLATIHAN SOAL
1. Usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 1. Usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 50 N sewaktu menarik beban seperti gambar 50 N sewaktu menarik beban seperti gambar pada sudut 45pada sudut 45ºsejauh 10 m adalah … (J)ºsejauh 10 m adalah … (J)
a. 100 b. 150√2c. 200 √2d. 250 √2e. 500
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
JAWABAN : BENARPenyelesaian : DW = F x s cos θ= 50 x 15 cos 450
= 250 √2
SOAL SELANJUTNYA …
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
JAWABAN : SALAH
Silakan coba lagi…
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
2. ANGKAT BEBAN2. ANGKAT BEBAN
Atlet angkat berat sedang mengangkat barbel Atlet angkat berat sedang mengangkat barbel dengan berat 710 N. Pada gambar dengan berat 710 N. Pada gambar bb ia mengangkat ia mengangkat beban sejauh 0,65 m di atas dadanya. Pada gambar beban sejauh 0,65 m di atas dadanya. Pada gambar cc ia menurunkannya dedngan jarak yang sama. ia menurunkannya dedngan jarak yang sama. Beban dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan Beban dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan yang sama. Besar usaha yang dilakukan pada barbel yang sama. Besar usaha yang dilakukan pada barbel ketika diangkat adalah …ketika diangkat adalah …
a. 460 Jb. - 460 Jc. 300 Jd. -350 Je. 280 J
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Penyelesaian : A Barbel diangkat dan diturunkan
dengan kecepatan yang sama, sehingga kondisinya adalah setimbang. Konsekwensinya, gaya F yang dikerjakan oleh atlet haruslah seim-bang dengan berat dari barbel tersebut, sehingga F = 710 NKerja ketika beban dinaikkan:
JAWABAN : BENAR
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
JAWABAN : SALAH
Silakan coba lagi…
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
3. Berdasarkan soal no. 2 besar usaha yang dilakukan pada barbel ketika diangkat adalah …
a. 460 Jb. - 460 Jc. 300 Jd. -350 Je. 280 J
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
Penyelesaian : B Barbel diangkat dan diturunkan dengan
kecepatan yang sama, sehingga kondisinya adalah setimbang. Konsekwensinya, gaya F yang dikerjakan oleh atlet haruslah seim-bang dengan berat dari barbel tersebut, sehingga F = 710 NKerja ketika beban diturunkan adalah …
JAWABAN : BENAR
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
JAWABAN : SALAH
Silakan coba lagi…
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
REFERENSI
1. Ekowati, Evelyn. 2007. Fisika untuk SMA kelas XI Program Ilmu Alam. Surakarta : Penerbit CV. Haka MJ.
2. Kanginan, Martin. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XI Semester 1. Jakarta : Penerbit Erlangga
3. Kanginan, Martin. 2007. Seribu Pena untuk SMA Kelas XI. Jakarta : Penerbit Erlangga
4. http://www.google.co.id/imglanding?q=gambar usaha dan energi.
KOMPETENSIKOMPETENSI
BERANDABERANDA
MATERIMATERI
LATIHANLATIHAN
EVALUASIEVALUASI
PENYUSUNPENYUSUN
REFERENSIREFERENSI
PENYUSUN
Nama : Novita Pratama, s. PdInstansi : Sma Negeri 2 arga makmurWebsite : www. Sman2arma.com
EDITORNama : Nur Samsudin, S. Pd.Fis.Email : [email protected]