saha7. usaha dan energi
Download as PPTX, PDF1 like2,726 views
Dokumen tersebut membahas tentang usaha dan energi secara fisika, meliputi pengertian usaha, energi kinetik, energi potensial gravitasi, hukum kekekalan energi, dan contoh soal perhitungan usaha.
More Related Content
What's hot (20)
Similar to saha7. usaha dan energi (20)
Recently uploaded (7)
saha7. usaha dan energi
- 1. Usaha dan Energi Adri Suryana H. Liborius Wagner
- 2. Usaha dan Energi PENDAHULUAN DASAR TEORI CONTOH SOAL
- 3. Dalam kehidupan sehari-hari,ungkapan usaha dan energi merupakan kata-katayang sering digunakan dalam percakapan.Orang sering mengistilahkan usaha adalah segala sesuatu untuk mencapai tujuan. Sedangkan energi atau orang menyebutnya dengan tenaga. Tenaga adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Apa usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari sama artinya dengan usaha dan energi dalam fisika?
- 4. Usaha Gaya Konservatif Energi Daya
- 5. Usaha Secara fisis usaha adalah transfer energi melalui gaya sehingga benda berpindah. Pada gambar ini, seorang anak mendoorong dengan gaya sebesar F (Newton), sehingga mengalamiperpindahan sejauh s (meter). Gaya F tersebut dikatakan melakukanusaha sebesar W (Joule). Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya didefinisikan oleh sebuah gaya dideifnisikan sebagai hasil kali antargaya dan perpindahannya. Gaya dan perpindahannya adalah besaran skalar,maka secara matematika Usaha dapat dituliskan menjadi W = F.s dimana : W = Usaha (Joule) F = Gaya (N) s = Perpindahan (m)
- 6. Satuan Usaha Satu joule adalah besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 1 newton untuk memindahkan benda sejauh 1 meter (arah gaya seaarah dengan arah perpindahan). Dalam sistem satuan cgs, satuan gaya adalah dyne dan perpindahan adalah centimeter, sehingga satuan usaha dalam cgs adalah dynecm atau erg 1 Joule = 1 Nm2 1 erg = 1 dynecm = 1 Kgm2s-2 = 1 gcm2s-2 Jadi, 1 Joule = 107 erg
- 7. USAHA YANG DILAKUKAN OLEH GAYA Persamaan diatas (W = F.s) itu hanya berlaku jika gaya yang berkerja segaris dan searah dengan perpindahan. Jika gaya yang bekerja membentuk sudut terhadap perpindahan maka persamaan tersebut tidak dapat digunakan. Akan dapat digunakan jika kita menambahkan cos θ dalam persamaan tersebut jika ditarik ke arah sumbu x. Dimana θ adalah besar sudut antara gaya terhadap perpindahan. Perhatikan gambar di bawah ini Hasil akhir persamaannya menjadi : W = F cos θ.s
- 8. USAHA BERNILAI NOL (TIDAK MELAKUKAN USAHA) Tidak semua gaya yang sudah bekerja dikatakan melalukan usaha atau semua benda yang berpindah telah dikenai usaha. Untuk lebih jelasnya mari kita bahas, berikut ini peristiwa yang usahanya bernilai nol • Gaya penyebab ada tetapi tidak ada perpindahan. F tidak sama dengan nol dan s sama dengan nol, contohnya adalah ketika kita mendorong tembok. Walaupun kita sudah mengeluarkan gaya tetapi tembok tidak berpindah maka kita dikatakan tidak melakukan usaha. • Gaya penyebab tidak ada tetapi terjadi perpindahan. Contohnya adalah ketika kita bermain sky dan kita sedang ber GLB maka resultan gayanya sama dengan nol tetapi kita mengalami perpindahan. Kejadian ini juga tergolong usaha bernilai nol atau kita dikatakan tidak melakukan usaha. • Gaya dan perpindahan membentuk sudut 90 derajat. Contohnya ketika kita menenteng tas dan berjalan maju, sudut yang dibentuk gaya penyebab dengan perpindahan yang dihasilkan adalah 90 derajat. Jika kita masukkan kedalam persamaan gaya yang membentuk sudut maka akan kita peroleh hasil Usaha sama dengan nol atau kita dikatakan tidak melakukan usaha.
- 9. Energi Dalam melakukan kegiatan sehari hari, manusia membutuhkan energi yang dapat diperoleh dari makanan dan minuman yang mengandung energi kimia dan kemudian diproses dalam tubuh. Energi yang dihasilkan oleh tubuh kemudian digunakan untuk melakukan usaha atau kerja. Dengan demikian, energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.
- 10. Sumber Sumber Energi Di dunia ini, bnyak sekali sumber energi yang bisa dimanfaatkan untuk kehidupan manusia,di antaranya air, matahari, bahan bakar minyak (BBM), angin, dan nuklir. Energi yang dihasilkan dari sumber energi tersebut diantaranya untuk pembangkit listrik dan untuk kendaraan yang perannya sangat vital untuk kehidupan manusia. Sumber energi yang masih paling banyak digunakan adalah sumber energi dari BBM. Karena BBM berasal dari fosil yang pada suatu saat akan habis, makin banyak orang merekayasa alat untuk mengubah energi dari sumber lain agar tidak kebingungan saat BBM benar benar akan habis. Selain itu,sumber energi lain seperti air,angin dan udara tidak menyebabkan polusi udara,seperti BBM dan nuklir.
- 11. Energi Kinetik Mobil bergerak adalah salah satu contoh gerak benda yang memiliki energi kinetik. Dengan menghubungkan rumus usaha W = F.s dengan hukum II Newton yaitu F = m.a serta persamaan GLBB dengan kecepatan awal sama dengan nol yaitu v2 = 2as, maka diperoleh rumus Energi Kinetik W = F.s = (m./a) v2 /2a = ½.m.v2
- 12. Energi Potensial Gravitasi Energi Potensial gravitasi adalah kemampuan suatu benda melakukan usaha karena kedudukannya dalam medan gravitasi. Energi potensial gravitasi dimiliki oleh suatu benda karena ketinggian atau kedudukannya diukur dari permukaan Bumi. Energi Potensial berbanding lurus dengan massa benda dan ketinggian juga berpengaruh terhadap besarnya energi potensial gravitasi.
- 13. Jika benda gambar di samping jatuh sejauh dari h2 ke h1, besarnya usaha (W) yang dilakukan gaya berat yaitu: W = F.s = m.g.h Karena energi adalah kemampuan melakukan usaha, besaran mgh adalah bentuk energi yang disebut energi potensial gravitasi. Ep = m.g.h Pada kedudukan benda yang berbeda, akan mengubah besarnya energi potensial gravitasi, sehingga usaha (W) adalah: W = Ep1 - Ep2 = ΔEp
- 14. Energi Potensial Pegas Apabila kita menempelkan sebuah benda pada ujung pegas, kemudian pegas tersebut kita tekan, maka setelah dilepaskan benda yang berada di ujung pegas pasti terlempar. Ketika berada dalam keadaan diam, setiap pegas memiliki panjang alami, seperti ditunjukkan gambar a (lihat gambar di bawah). Jika pegas di tekan sejauh x dari panjang alami, diperlukan gaya sebesar FT (gaya tekan) yang nilainya berbanding lurus dengan x, yakni : F = k.x Dimana: k = pegas (ukuran kelenturan/elastisitas pegas) dan besarnya tetap. x = perpanjangan
- 15. Ketika ditekan, pegas memberikan gaya reaksi, yang besarnya sama dengan gaya tekan tetapi arahnya berlawanan. gaya reaksi pegas tersebut dikenal sebagai gaya pemulih. Besarnya gaya pemulih adalah : FP = -kx Tanda minus menunjukkan bahwa arah gaya pemulih berlawanan arah dengan gaya tekan. Ini adalah persamaan hukum Hooke. Persamaan ini berlaku apabila pegas tidak ditekan sampai melewati batas elastisitasnya (x tidak sangat besar).
- 16. Untuk menghitung Energi Potensial pegas yang ditekan atau diregangkan, terlebih dahulu kita hitung gaya usaha yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Kita tidak bisa menggunakan persamaan W = F s = F x, karena gaya tekan atau gaya regang yang kita berikan pada pegas selalu berubah-ubah selama pegas ditekan. Ketika menekan pegas mi s a l n y a , s ema k i n b e s a r x , g a y a t e k a n k i t a j u g a s ema k i n b e s a r . Untuk pertambahan panjang yang selalu berubah akibat perubahan gaya yang diberikan pada pegas, maka untuk mempermudah kasus ini diambil gaya rata-ratanya, yaitu: FT = ½.k.x Dengan mensubtitusi persamaan di atas ke dalam persamaan umum usaha W = F.s , maka diperoleh besar usaha yaitu: W = (½.k.x).x W = ½.k.x2 ½ .k.x adalah besarnya energy potensial yang dimiliki oleh pegas.
- 17. Energi Mekanik Hukum Kekekalan Energi Mekanik Jika sebuah benda dilepaskan dari ketinggian maka benda tersebut akan mengalami perubahan energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Perubahan energi kinetik dirumuskan: W = ΔEk = Ek2 - Ek1 Perubahan energi potensial gravitasi W = -ΔEp = -(Ep2 – Ep1) = (Ep1 – Ep2) Besar Energi Kinetik sama dengan besar energi potensial gravitasi pada suatu sistem, yaitu: Ek2 - Ek1 = Ep2 – Ep1 Ek2 + Ep1 = Ek1 + Ep2 2 + mgh1 = ½mv2 ½mv1 2 + mgh2 Persamaan diatas dinamakan Hukum Kekekalan Mekanik, energi mekanik diperoleh dari sistem yang terjadi antara energi kinetik dan energi potensial walaupun berubah namun energi total tetap (energi mekanik)
- 18. Hukum Konversi Energi • Hukum kekekalan energi adalah salah satu dari hukum-hukum kekekalan yang meliputi energi kinetik dan energi potensial. Hukum ini adalah hukum pertama dalam termodinamika. • Hukum Kekekalan Energi (Hukum I Termodinamika) berbunyi: "Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain tapi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan (konversi energi)".
- 19. Penerapan EM Dalam Mesin • Dalam mesin mobil misalnya, energi panas hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi gerak mobil. Tetapi, dalam semua mesin kalor kita ketahui bahwa pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai pengeluaran gas buang, yang membawa sejumlah energi panas. • Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik. Contoh lain adalah dalam mesin pembangkit tenaga listrik; batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap. Uap ini diarahkan ke sudu-sudu sebuah turbin, membuat sudu-sudu ini berputar. Akhirnya energi mekanik putaran ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik.
- 23. Gaya Konservatif Gerak benda jatuh bebas adalah gerak sistem yang memiliki energi kinetik dan energi potensial, walaupun kedua energi tersebut pada saat tertentu energinya berubah atau saling bertukar energi, akan tetapi jumlah energi keduanya selalu tetap yang disebut sebagai Energi Mekanik. Energi yang kekal atau selalu tetap adalah Gaya Konservat i f . Gaya konservatif memiliki sifat: bahwa usaha yang dilakukan oleh suatu benda: 1. Tidak bergantung pada lintasannya tetapi hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhir. 2. Selalu sama dengan nol jika benda bergerak kembali ke posisi semula dalam lintasan tertutup. 3. Selalu dapat dinyatakan sebagai perbedaan antara energi potensial dan energi potensial akhir.
- 24. Sedangkan jika usaha dilakukanoleh suatu benda tidak memiliki sifat dari gaya konservatif disebut Gaya Tak Konservatif. Gaya Konservatif Gaya Tak Konservatif Gravitasi Elastis Listrik Gesekan Hambatan Udara Tegangan Tali Gaya Tarik
- 25. Daya Pada pembahasan sebelumnya tentang usaha (W) belum sekalipun dikaitkan dengan besara waktu (t), padahal setiap benda diberikan gaya (F) sehingga berpindah posisi (s) memerlukan waktu. Usaha yang dilakukan dalam per satuan waktu (t) disebut sebagai daya. Secara matematis, daya rata – rata yang dibutuhkan ubtuk melakukan kerja dalam selang waktu tertentu didefinisikan sebagai : P = ΔW/Δt Jika ΔW dinyatakan dalam joule dan Δt dinyatakan dalam sekon, maka satuan untuk daya (P) adalah joule per sekon atau diebut watt. Agar daya bersatuan watt, satuan usaha dapat dituliskan watt sekon dan untuk satuan usaha yang lebih besar dapat digunakan kilowatt jam atau dapat disingkat kWh (kilowatt hour) Faktor konversi 1kWh = (1.000 watt) x (3.600 sekon) = 3,6 x 106 watt sekon = 3,6 x 106 joule
- 26. Tentukan usaha yang harus dialkukan orang untuk membawa ransel (m = 15 kg) di punggungnya saat mendaki bukit setinggi 10m. anggap orang itu mendaki dengan ΣFy = 0 ïƒ Fatas - W = 0 ïƒ Fatas = W = (15.10) = 150 N Contoh Soal dan Pembahasan Tentukan usaha yang harus dilakukan orang untuk membawa ransel (m = 15 kg) di punggungnya saat mendaki bukit setinggi 10m. anggap orang itu mendaki dengan kecepatan tetap. Jawab: ΣFy = 0 ïƒ Fatas - W = 0 ïƒ Fatas = W = (15.10) = 150 N W = Fatas . h = (150.10) = 1500 Nm W = Fatas . h = (150.10) = 1500 Nm
- 27. Berapa besar usaha yang diperlukan untuk mempercepat sebuah mobil bermassa 1000 kg dari 20 m/s menjadi 30 m/s? Jawab: W = Ek– Ek= 1/2.m (v2 – v2) 2 1 2 1 = ½ (1000)(302 – 202) = 250.000 J
- 28. Andi melempar sebuah bola 0,2 kg vertical ke atas dengan kecepatan 24,5 m/s. Dengan mengabaikan gesekan udara, berapa ketinggian yang dapat dicapai bola tersebut? Jawab: h2 v2 Ep1 = m.g.h1 = (0,2)(1,0)(0) = 0 Ep2 = m.g.h2 = (0,2)(1,0)(h2) = 2h2 h1 = 0 v1 = 24,5 m/s 2 = ½ (0,2)(24,5)2 = 60,025 J m = 0,2 kg Ek1 = ½ m.v1 2 = ½ (0,2)(0)2 = 0 Ek2 = ½ m.v2 Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 ïƒ 0 + 60,025 = 2h2 + 0 ïƒ h2 = 30,0125
- 29. Konversi: perubahan energi Konservasi : kekekalan ennergi Pada kasus konversi energi terjadi hukum koservasi energi.
- 30. Pertanyaan • Mirrah syafmanurillah : Penjelasan ulang gaya konservatif dan contoh • Rayvandi Ardiansyah: Kpan pengguanaan satuan joule dan erg • Nurul Fauziyah:Hubungan energi mekanik dan gaya tak konservatif applikasinya • Anggoro: Penjelasan ulang tentang pegas • Faiz nabil :kenapa membawa tas usahanya 0? • Ikhe Athifiyah: apa rumus Ek dikuadratkan sndiri2 atau langsung? • M Derry Afandi : kenapa usaha selalu ada di sumbu x?