9211395 Usaha Dan Energi

Visit http://www.gurumuda.com – Gudang Ilmu Fisika Gratis

Usaha dan Energi

Untuk SMA kelas XI

(Modul ini telah disesuaikan dengan KTSP)

Penulis

Alexander San Lohat (San)

Saya berasal dari Waienga, Lembata – Flores Timur, Nusa Tenggara Timur (NTT). Saat ini kuliah pada Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Saya mendirikan GuruMuda.Com, situs elearning fisika SMA – gratis. Aktiv sebagai penulis materi pelajaran fisika SMA, mengelola konsultasi tugas sekolah dan bimbingan belajar fisika online pada situs saya. Semua-nya gratis ☺

Email : [email protected]

Website : GuruMuda.com

Lisensi Dokumen: Copyright © 2008 GuruMuda.Com Seluruh dokumen di GuruMuda.Com dapat digunakan dan disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus atau merubah atribut penulis dan pernyataan copyright yang disertakan dalam setiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecuali mendapatkan ijin terlebih dahulu dari GuruMuda.Com.


Materi Pembelajaran :

Usaha dan Energi

Tujuan Pembelajaran :

Kompetensi Dasar :

Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik

Indikator :

a. Mendeskripsikan hubungan antara usaha, gaya dan perpindahan

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

c. Menganalisis hubungan antara usaha dan energi kinetik

d. Menganalisis hubungan antara usaha dengan energi potensial

e. Merumuskan bentuk hukum kekekalan energi mekanik

Tujuan pembelajaran di atas merupakan tuntutan dari Depdiknas RI dalam KTSP. Jadi dirimu harus mencapai Kompetensi dasar dan Indikator tersebut. Kalau tidak bisa, ntar dapat nilai merah :) alias tidak lulus. Nah, kali ini Gurumuda membimbing dirimu untuk bisa mencapai tujuan pembelajaran di atas.

Selamat Belajar ☺


Usaha dan Energi

Usaha

Usaha alias Kerja yang dilambangkan dengan huruf W (Work-bahasa inggris), digambarkan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh Gaya (F) ketika Gaya bekerja pada benda hingga benda bergerak dalam jarak tertentu. Hal yang paling sederhana adalah apabila Gaya (F) bernilai konstan (baik besar maupun arahnya) dan benda yang dikenai Gaya bergerak pada lintasan lurus dan searah dengan arah Gaya tersebut. Jika benda tidak bergerak maka gaya yang dikerjakan pada benda tersebut dikatakan tidak melakukan usaha.

Secara matematis, usaha yang dilakukan oleh gaya yang konstan (konstan = tetap) didefinisikan sebagai hasil kali perpindahan dengan gaya yang sejajar dengan perpindahan.

Persamaan matematisnya adalah :

W = F s

W adalah usaha alias kerja, F adalah gaya yang sejajar dengan perpindahan dan s adalah perpindahan.

Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Komponen gaya yang searah dengan perpindahan adalah F cos θ .

Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :


W = (F cos θ ) . s = F.s cos θ

Satuan Usaha dalam Sistem Internasional (SI) adalah newton-meter. Satuan newton-meter juga biasa disebut Joule ( 1 Joule = 1 N.m). menggunakan sistem CGS (Centimeter Gram Sekon), satuan usaha disebut erg. 1 erg = 1 dyne.cm. Dalam sistem British, usaha diukur dalam foot-pound (kaki-pon). 1 Joule = 107 erg = 0,7376 ft.lb.

ENERGI

Energi merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam fisika. Konsep yang sangat erat kaitannya dengan usaha adalah konsep energi. Secara sederhana, energi merupakan kemampuan melakukan usaha. Definisi yang sederhana ini sebenarnya kurang tepat untuk beberapa jenis energi (misalnya energi panas atau energi cahaya tidak dapat melakukan kerja). Definisi tersebut hanya bersifat umum. Secara umum, tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja.

Pada kesempatan ini kita akan mempelajari dua jenis energi yang sebenarnya selalu kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, yakni energi potensial dan energi kinetik translasi. Energi potensial dapat berubah bentuk menjadi energi kinetik dan sebaliknya energi kinetik juga bisa berubah bentuk menjadi energi potensial. Total kedua energi ini disebut energi mekanik, yang besarnya tetap alias kekal.

Mari kita pelajari kedua jenis energi ini secara lebih mendalam...

ENERGI POTENSIAL

Energi potensial merupakan energi yang dihubungkan dengan gaya-gaya yang bergantung pada posisi atau wujud benda dan lingkungannya. Banyak sekali contoh energi potensial dalam kehidupan kita. Karet ketapel yang kita regangkan memiliki energi potensial. Karet ketapel dapat melontarkan batu karena adanya energi potensial pada karet yang diregangkan. Demikian juga busur yang ditarik oleh pemanah dapat menggerakan anak panah, karena terdapat energi potensial pada busur yang diregangkan. Contoh lain adalah pegas yang ditekan atau diregangkan. Energi potensial pada tiga contoh ini disebut energi potensial elastik.


Selain energi potensial elastis, terdapat juga energi potensial gravitasi. Buah mangga yang lezat dan ranum memiliki energi potensial gravitasi ketika sedang menggelayut pada tangkainya. Demikian juga ketika anda berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah (misalnya di atap rumah ;) atau di dalam pesawat). Energi potensial gravitasi dimiliki benda karena posisi relatifnya terhadap bumi. Setiap benda yang memiliki energi potensial gravitasi dapat melakukan kerja apabila benda tersebut bergerak menuju permukaan bumi (misalnya buah mangga jatuh dari pohon).

Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi sebuah benda merupakan hasil kali gaya berat benda (mg) dan ketinggiannya. Secara matematis ditulis :

EP = mgh

Berdasarkan persamaan ini, tampak bahwa makin tinggi (h) benda di atas permukaan tanah, makin besar EP yang dimiliki benda tersebut.

Energi Potensial Elastis

Sebagaimana dijelaskan pada bagian awal tulisan ini, selain energi potensial gravitasi terdapat juga energi potensial elastis. EP elestis berhubungan dengan benda-benda yang elastis, misalnya pegas.

Besarnya Energi Potensial Elastis dinyatakan dengan persamaan :

EP = ½ kx2

Catatan :

Tidak ada rumus umum untuk Energi Potensial. Berbeda dengan energi kinetik yang memiliki satu rumus umum, EK = ½ mv2. Penjelasan sangat lengkap mengenai EP dan EK bisa dibaca di http://www.gurumuda.com


ENERGI KINETIK

Setiap benda yang bergerak memiliki energi. Ketapel yang ditarik lalu dilepaskan sehingga batu yang berada di dalam ketapel meluncur dengan kecepatan tertentu. Batu yang bergerak tersebut memiliki energi. Jika diarahkan pada ayam tetangga maka kemungkinan besar ayam tersebut lemas tak berdaya akibat dihajar batu. Pada contoh ini batu melakukan kerja pada ayam ;) Kendaraan beroda yang bergerak dengan laju tertentu di jalan raya juga memiliki energi kinetik. Ketika dua buah kendaraan yang sedang bergerak saling bertabrakan, maka bisa dipastikan kendaraan akan digiring ke bengkel untuk diperbaiki. Kerusakan akibat tabrakan terjadi karena kedua mobil yang pada mulanya bergerak melakukan usaha / kerja satu terhadap lainnya.

Setiap benda yang bergerak memberikan gaya pada benda lain dan memindahkannya sejauh jarak tertentu. Benda yang bergerak memiliki kemampuan untuk melakukan kerja, karenanya dapat dikatakan memiliki energi. Energi pada benda yang bergerak disebut energi kinetik. Kata kinetik berasal dari bahasa yunani, kinetikos, yang artinya ”gerak”. ketika benda bergerak, benda pasti memiliki kecepatan. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatannya.

Besarnya EK dinyatakan dengan persamaan :

EK = ½ mv2

HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

Gaya Konservatif :

Secara umum, sebuah gaya bersifat konservatif apabila usaha yang dilakukan oleh gaya pada sebuah benda yang melakukan gerakan menempuh lintasan tertentu hingga kembali ke posisi awalnya sama dengan nol. Sebuah gaya bersifat tak-konservatif apabila usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada sebuah benda yang melakukan gerakan menempuh lintasan tertentu hingga kembali ke posisi semula tidak sama dengan nol. Apabila hanya gaya-gaya konservatif yang bekerja pada sebuah sistem, maka kita akan tiba pada kesimpulan yang sangat sederhana dan menarik yang melibatkan energi....


Hukum Kekekalan Energi Mekanik :

Apabila tidak ada gaya tak-konservatif yang bekerja pada benda, maka Energi Mekanik benda pada posisi awal sama dengan Energi Mekanik benda pada posisi akhir. Secara matematis kita tulis :

EM1 = EM2

EP1 + EK1 = EP2 + EK2

mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + ½ mv2

2

Catatan :

Penjelasan sangat lengkap mengenai usaha dan energi bisa dibaca di http://www.gurumuda.com

Referensi :

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga


Pembahasan Soal

Anda punya kesulitan dalam menyelesaikan soal fisika ? Nilai ulangan fisika hancur lebur ?

Ikut bimbingan belajar fisika gratis online.... Kita akan belajar fisika dengan cara yang benar, mudah dan asyik.... Banyak teman2mu dari seluruh Indonesia sudah dan sedang mengikuti bimbel bersama gurumuda. Gabung yuk... nanti kita bahas soal bareng :)

100 % GRATIS

Hanya di

http://www.gurumuda.com


Ingin mendapatkan Uang melimpah dari internet ?

Temukan 3 Langkah ampuh yang telah teruji dalam menghasilkan uang melimpah dari internet… Best Seller

Hanya di http://www.masguru.co.cc

Cara Jitu atasi kerusakan Handphone

Ingin menjadi Teknisi Handphone dalam waktu singkat ?

Atau anda ingin tahu berbagai macam jenis kerusakan HP secara umum dan bagaimana pula cara mengatasinya dengan cepat..?

Temukan solusinya di http://www.masgurumuda.co.cc

9211395 Usaha Dan Energi

Documents

Transcript of 9211395 Usaha Dan Energi