Usaha dan Energi

Fisika

Kesehatan Masyarakat

UNIKAL

2010

Metha Anung A.,S.Farm., Apt.

Usaha

• Beda usaha dalam kehidupan sehari-hari dan usaha dalam fisika ???

• Usaha dlm kehidupan sehari2 sgl sesuatu yg dikerjakan oleh manusia. Contoh??

• Usaha dlm fisika.– Sebagai hasil kali skalar (dot product) antara

gaya (F) dan perpindahan (s)

• Usaha dlm fisika hanya dilakukan oleh gaya yg bekerja pada benda, dan suatu gaya dikatakan melakukan usaha pada benda hanya jika gaya tsb menyebabkan benda berpindah.

• Rumus Usaha

Usaha (W) = hasil kali komponen gaya searah perpindahan (Fx) dg besar perpindahannya (Δx)

W = Fx . Δx

*jgn salah antara lambang usaha dan lambang berat !!

awal akhir

F

Δx

Gaya F searah dg perpindahan Δx :

Usaha W = F Δx

F

awal akhir

ɵ

Fx

Δx

Gaya F membentuk sudut ɵ terhadap perpindahan Δx : Usaha W = FΔx cos ɵ

• Satuan usaha = (newton) (meter)• Dalam SI satuan usaha = joule (J)

1 joule = 1 newton meter• Selain satuan SI (joule), dalam kehidupan

sehari-hari juga digunakan sistem satuan lain :– 1 erg = joule– 1 kalori = 4,2 joule

710

Contoh soal :• Riko mendorong mobilnya yg mogok dg

gaya konstan sebesar 210 N sejauh 19m. Hitunglah usaha yg dilakukan Riko pada mobil tersebut jika

a. Arah gaya searah dg perpindahan

b. Arah gaya membentuk sudut thd arah perpindahan

o60

Energi

• Sesuatu yg dibutuhkan oleh benda agar benda dapat melakukan usaha

• Kemampuan melakukan kegiatan/ kerja/ usaha

Energi Kinetik

Adalah energi yg dimiliki benda karena gerakannya (atau kecepatannya)

energi kinetik bergantung pada kelajuan (besar kecepatan) : berbanding lurus

energi kinetik bergantung pada massa benda : berbanding lurus

posisi awal posisi akhir

F vo = 0 v

Δx

Sebuah benda bermassa m yg diam pd permukaan licin (tanpa gesekan). Ketika gaya konstan F diberikan selama benda menempuh jarak Δx. Benda akan bergerak dg percepatan tetap a sampai mencapai kecepatan akhir v. usaha yg dilakukan pd benda W=F Δx seluruhnya diubah menjadi energi kinetik benda pada keadaan akhir.

EK = W atau EK = F Δx

• Energi kinetik EK dapat ditulis dg :

Energi kinetik sebanding dg massa benda dan kuadrat kecepatannya.

Jika massa 2x lipat EK 2x lipat

kecepatan 2x lipat EK 4x lipat

mvvatmvvtmaxFEK2

1)(

2

1)

2

1)((

2

2

1mvEK

Energi Potensial

• Energi karena posisinya atau karena konfigurasinya.

• Setiap benda bermassa m yg berada pada ketinggian h dari permukaan bumi mempunyai energi potensial.

• Ep = m.g.h

Daya

• Didefinisikan sebagai laju usaha yg dilakukan atau besar usaha per satuan waktu.

• Daya (P) = usaha (W) dibagi dengan selang waktu (t) saat melakukan usaha.

t

WP

waktu

usahadaya

• Karena usaha = gaya x perpindahan (W=FΔx), maka persamaan daya dapat jg dituliskan :

Karena perpindahan (Δx) dibagi selang waktu (t) sama dg kecepatan rata2 ( ), maka diperoleh :

P = F

txFt

xFP

vv

• Satuan daya adalah joule/sekon• Satuan daya dlm SI adalah watt (W)

• Dlm keseharian, daya juga dpt dinyatakan dlm daya kuda atau horse power (hp)

• 1 hp =746 W

sekon

joulewatt

1

11

Contoh soal :

1. Diperlukan gaya 1280 N untuk mempertahankan mobil bermassa 1500 kg yg sedang bergerak dg kelajuan tetap mendaki suatu jalan dg kemiringan . Jika mesin memberikan daya 50,0 hp ke roda2 penggerak, berapakah kelajuan maksimum mobil??

o00,5

2. Dua mesin jet pada pesawat boeing 767 masing2 mampu memberikan gaya dorong pada pesawat sebesar 197.000N. Jika pesawat itu terbang dg kelajuan tetap 900 km/jam, berapakah daya (satuan dalam hp) setiap mesin jet???