137
w S
V =
S . g = ρ
Keterangan: S = berat jenis benda Nm
3
, r = massa jenis benda kgm
3
, g = percepatan gravitasi ms
2
, V = volume benda.
Contoh:
Sebuah benda beratnya 250 N dan volumenya 5 m
3
. Berapakah berat jenis benda? Apabila per- cepatan gravitasi bumi 9,8 ms
2
, berapakah mas- sa jenis benda?
Jawab: Diketahui: w = 250 N, V = 5 m
3
, g= 9,8 ms
2
.
a. S =
w V
=
3
250 N 5 m
= 50 Nm
3
b. S = . g, maka diperoleh:
r = S
g =
3
250 kg 9,8 m
= 25,51 kgm
3
7
Energi dan Usaha
A. ENERGI
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Dalam satuan SI, energi di-
nyatakan dalam joule J atau kalori kal.
1. Bentuk–bentuk Energi
Energi kimia, energi kinetik, energi listrik, energi kalor, energi cahaya, energi otot, energi
bunyi, energi nuklir, energi potensial.
2. Perubahan Bentuk Energi
a. Energi listrik → energi kalor
Contoh: seterika, kompor listrik. b. Energi listrik
→ energi cahaya Contoh: lampu.
c. Energi listrik → energi bunyi
Contoh: radio dan bel listrik. d. Energi listrik
→ energi kinetik Contoh: kipas angin.
3. Sumber–sumber Energi
Sumber energi yang ada di alam banyak sekali jumlahnya, antara lain: matahari, air
air terjun dan gelombang permukaan air, angin, fosil, nuklirinti atom.
4. Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik
Di unduh dari : Bukupaket.com
138
a. Energi Kinetik
Energi kinetik: energi yang dimiliki benda yang bergerak.
Rumus:
E
k
=
2
1 m v
2
Keterangan: E
k
= energi kinetik, m = massa benda kg,
v = kecepatan gerak benda ms
2
.
b. Energi Potensial
Energi potensial: energi yang dimiliki oleh suatu benda karena letak atau kedudukan-
nya. Rumus:
E
p
= m . g . h
Keterangan: E
p
= energi potensial joule, g
= percepatan gravitasi ms
2
, h
= ketinggian m.
c.
Energi mekanik
Rumus:
E
m
= E
k
+ E
p
Hukum Kekekalan Energi “Energi tidak dapat dimusnahkan dan dicip-
takan. Energi hanya dapat berubah bentuk dari suatu bentuk ke bentuk yang lain.”
Contoh:
Seekor burung terbang pada ketinggian 20 m dengan kecepatan 8 ms. Jika massa burung
tersebut 0,25 kg, energi mekaniknya adalah …. Jawab:
Diketahui: h = 20 m, v = 8 ms, dan m = 0,25 kg.
E
m
= E
p
+ E
k
= m . g . h +
2
1 m v
2
= 0,25 kg.10 ms
2
.20 m + ½ . 0,25 kg . 8 ms
2
= 50 joule + 8 joule = 58 joule
B. USAHA
Usaha adalah suatu proses yang dilakukan untuk me-mindahkan kedudukan suatu benda.
Rumus: W = F . s
Keterangan: W = usaha joule, F = gaya N,
s = jarak perpindahan benda m.
1. Pesawat Sederhana Pesawat sederhana: suatu alat yang digunakan
untuk mempermudah pekerjaan manusia. a. Tuas pengungkit
Beban Penumpu
Lengan beban Lengan kuasa
kuasa
- Lengan beban: jarak benda ke penumpu.
- Lengan kuasa: jarak gaya kuasa ke penumpu.
Di unduh dari : Bukupaket.com
139
Rumus:
w
×
L
b
= F
×
L
k
Keuntungan mekanis tuas
k b
L w
KM F
L =
=
Keterangan: w = berat benda newton,
L
b
= lengan beban meter, F = gaya yang diberikan,
L
k
= lengan kuasa meter.
Contoh:
Sebuah linggis dipakai untuk mengungkit batu yang beratnya 500 N. Jika panjang linggis 2,4
m dan lengan beban 40 cm, berapa gaya kuasa untuk mengungkit batu itu? Berapa keuntungan
mekanisnya? Jawab:
Diket: w
B
= 500 N, L= 2,4 m,L
b
= 40 cm = 0,4 m. Ditanya: F
k
= …? dan KM = …? Lengan kuasa àL
k
= L – L
b
= 2,4 m – 0,4 m = 2 m ×
= ×
⇔ ×
= ×
⇔ =
= 500 N 0,4 m
2 m 200 Nm
100 N 2 m
b b
k k
k k
w L
F L
F F
= =
=
k b
L 2 m
5 L
0,4 m KM
Gaya kuasa = 100 N dan keuntungan mekanis = 5.
Macam-macam Tuas a Tuas jenis pertama. Titik tumpu T terletak
di antara titik kuasa K dan titik beban B. Contoh: gunting, palu, tang, dan lain–lain.
b Tuas jenis kedua. Titik beban B terletak di antara titik tumpu T dan titik kuasa K. Con-
toh: gerobak dorong, pemecah biji, pembuka botol, dan lain–lain.
c Tuas jenis ketiga. Titik kuasa K terletak di antara titik tumpu T dan titik beban B.
Contoh: lengan bawah, jepitan, sekop.
b. Katrol kerekan
Katrol tetap
Katrol bebas
Katrol majemuk
Keuntungan mekanis
= = 1
w KM
F
= = 2
w KM
F
= =
w KM
n F
n = jumlah katrol
Gambar
K T
B F
k
W
b
K T
B F
k
W
b
W
b
c. Bidang Miring
B
w F
T h
l
Di unduh dari : Bukupaket.com
140
Rumus:
w F
h =
Keterangan: F
= gaya kuasa, w = berat beban,
= panjang lintasan, h
= tinggi bidang miring.
Beberapa pesawat sederhana yang prinsip ker- janya sama dengan bidang miring, yaitu: baji dan
sekrup.
d d
Jika r = jari–jari sekrup dan d = jarak antara 2 ulir, maka diperoleh keuntungan mekanis sekrup
adalah: π
= 2 r
KM d
2. Daya
Daya adalah kecepatan melakukan usaha atau kecepatan memindahkan atau men-
gubah energi tersebut. Rumus:
W P
t =
Keterangan: P
= daya jouledetik, atau watt, W = usaha joule,
t = waktu sekon atau detik.
8
Tekanan
A. PENGERTIAN
Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas.
Rumus:
F P
A =
Keterangan: P = tekanan Nm
2
atau Papascal, F = gaya tekanan N,
A = luas bidang tekanan m
2
.
Tekanan Hidrostatis P
h
Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair yang disebabkan oleh berat zat itu sendiri.
Rumus:
P
h
= r . g . h
Keterangan: P
h
= tekanan hidrostatis Nm
2
, Pa, atm, r = massa jenis zat cair kgm
3
, grcm
3
, g = gravitasi 9,8 ms
2
. 1 Pa = 1 Nm
2
1 N = 1 kg ms
2
Di unduh dari : Bukupaket.com
141
Contoh:
Apabila percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m s
2
dan massa jenis air 1.000 kgm
3
, tekanan hi- drostatis yang dialami oleh ikan adalah ....
20 cm
5 cm
Pembahasan: g = 10 ms
2
= 1000 kgm
3
Ditanyakan: P
h
tekanan hidrostatis?
Jawab: • Mencari ketinggian ikan dari permukaan air:
h = 50 cm − 30 cm = 30 cm = −0,3 m
• Besarnya tekanan hidrostatis adalah: Ph = . g . h = 1000 . 10 . 0,3
= 3000 Nm
2
B. HUKUM PASCAL
“Gaya yang bekerja pada suatu zat cair dalam ru- ang tertutup, tekanannya diteruskan oleh zat cair
itu ke segala arah dengan sama besar.” Secara matematis hukum Pascal dituliskan:
1 2
1 2
F F
A A
= Keterangan:
F
1
= gaya tekan pada ruang 1 N, F
2
= gaya tekan pada ruang 2 N, A
1
= luas permukaan ruang 1 m
2
, A
2
= luas permukaan ruang 2 m
2
. Contoh alat yang bekerja berdasarkan hukum
Pascal antara lain: dongkrak, jembatan angkat kempa hidrolik, rem hidrolik, pengangkat hidrolik.
C. HUKUM ARCHIMEDES
Benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, mengalami gaya ke atas yang
besarnya sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan.
Rumus:
F
A
= r
f
×
g
×
V
f
Keterangan: F
A
= gaya ke atas oleh zat cair newton, r
f
= massa jenis luida zat cair kgm
3
, grm
3
, V
f
= volume luida yang dipindahkan volume benda yang tercelup di dalam luida,
g = gravitasi bumi 9,8 ms
2
.
1. Benda terapung