BAB 6 KERJA DAN ENERGI

BAB 6

KERJA dan ENERGI



Perkalian antara pergeseran dengan komponen, gaya yang

sejajar dengan pergeseran tersebut.



Kerja disebut juga dengan usaha



Kerja merupakan besaran skalar

6.1 Kerja

6.2

Jika suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh x maka besar

kerja yang dilakukan

6.2 Kerja yang Dilakukan oleh Gaya Tetap

W = F cos  . x



F

F cos 

x

Catatan

:

 _{Jika arah gaya F searah dengan arah perpindahan x}

 _{Jika arah gaya F tegak lurus dengan arah perpindahan x}

W = F . x

W = 0

 _{Jika arah gaya F berlawanan dengan arah perpindahan x}

6.3

Dalam satuan SI

6.3 Satuan Kerja

W = F . X

= Newton . Meter

= Joule

1 Newton meter = 1 Joule = 10

7

_{dyne. Cm}

1 dyne. Cm = 1 erg

Jadi

6.4

6.4 Kerja oleh Gaya Berubah

x₁ x₂ x

F(x)

r

d

F

dw



.



w



_

F

.

dr







1

2

)

(

)

(

_{1 2}

x

x

dx

x

F

x

x

w

6.5

6.5 Daya

Jumlah kerja yang dilakukan persatuan waktu

 Daya rata-rata yang diberikan pada suatu benda adalah kerja total yang

dilakukan pada benda tersebut dibagi dengan waktu total yang digunakan untuk melakukan kerja tersebut.

t W P 

 Daya sesaat yang diberikan adalah

V

F

dt

s

d

F

dt

dW

P







.

 Jika daya besarnya tetap maka

_P

_

_P

dan W = Pt  Satuan Daya

watt

Joule

t

W

P







det

 Satuan Daya yang lain = Hore Power _ HP (tenaga kuda)

6.6

6.6 Energi



Kemampuan untuk melakukan kerja



Energi disebut juga tenaga

Jenis-jenis Energi Mekanik :

 _{Energi Kinetik}  _{Energi potensial}

6.6.1 Energi Kinetik

Energi gerak jika sebuah benda mempunyai massa m dan bergerak dengan kecepatan V ₂

2

1

mV

E

_k



Catatan : jika benda diam (V=0) maka benda tidak mempunyai energi kinetik

6.6.2 Energi Potensial Grafitasi

 _{Adalah Energi tempat, artinya kemampuan suatu benda untuk berada}

pada suatu tempat

 _{Jika massa benda m berada pada ketinggian h dari posisi acuan, maka}

eneergi potensial benda adalah

mgh

E

_P



6.6.3 Energi Potensial Elastis (Pegas)

Kemampuan suatu benda yang dihubungkan dengan pegas untuk berada pada suatu tempat karena panjang pegas berubah besarnya

6.7

2 2

1

_kx

W



k = konstanta pegas

x = Perubahan panjang pegas

6.6.4 Energi-energi dalam Bentuk Lain

 _{Energi Panas}  Energi Kimia

 _{Energi Listrik}  _{Energi Magnet}

6.8

6.7 Prinsip Kerja Energi

W = E

_{k Kerja adalah perubahan energi kinetik}





F

ds

W

.

Harga W bisa +, - atau 0

W > 0

W < 0

W = 0

Jika F dan ds arahnya sama

Jika F dan ds berlawanan arah

Jika F dan ds arahnya saling tegak lurus

 E_k > 0  E_{k akhir} > E_{k awal}

(untuk gerak dipercepat, misal : benda jatuh)

 E_k > 0  E_{k akhir} < E_{k awal}

(untuk gerak diperlambat, misal : benda yang dilempar keatas)

 E_k > 0  E_{k akhir} = E_{k awal}

(untuk gerak lurus beraturan atau kerja gaya berat yang perpindahannya horizontal)

...

3 2

1









_{F F F}

total

W

W

W

6.9

6.8 Hukum Kekekalan Energi

Dalam alam ini tidak ada energi yang diciptakan maupun hilang, tetapi berubah dari satu bentuk ke bentuk lainDengan demikian kalau ada suatu bentuk energi hilang maka harus ada energi bentuk lain yang timbul dimana besarnya harus sama dengan energi yang hilang.

Bentuk Umum Hukum Kekekalan Energi :

H

E

E

W

_F

_k

_P

luar











)

(

₂2 ₁2

2 1

1

2

E

m

V

V

E

E

_k



_k



_k







)

(

_{2 1}

2 1

1

2

E

m

h

h

E

E

_P



_P



_P







Dimana :

s

f

H



.







6.10

Jika gaya luar (F

luar

) dan gaya gesekan (f) tidak ada, artinya benda

melakukan kerja semata-mata karena gaya beratnya, maka

:

H

E

E

W

_{F k P}

luar











P k

E

E









0

)

(

)

(

0

_

1₂

m

V

₂2

_

V

₁2

_

mg

h

₂

_

h

₁ 2 2 2 2 1 1 2 1 2

1

mV

_

mgh

_

mV

_

mgh

2 2

1

1 P k P

k

E

E

E

E







6.11

Kesimpulan

:

.

1



E

_k

+



E

_p

= 0

Jumlah perubahan E

_k

dan perubahan E

_P

sama

dengan nol

.

2



E

_k

= -



E

_p

Penambahan E

_k

= pengurangan E

_P

atau sebaliknya

3. E

_k

+ E

_p

= konstan untuk setiap tempat dari benda

Jumlah E

_k

dan E

_P

selalu tetap

6.6

6.6 Energi



Kemampuan untuk melakukan kerja



Energi disebut juga tenaga

Jenis-jenis Energi Mekanik :

 _{Energi Kinetik}  _{Energi potensial}

6.6.1 Energi Kinetik

Energi gerak jika sebuah benda mempunyai massa m dan bergerak dengan

kecepatan V ₂

2

1

mV

E

_k



Catatan : jika benda diam (V=0) maka benda tidak mempunyai energi kinetik

6.6.2 Energi Potensial Grafitasi

 _{Adalah Energi tempat, artinya kemampuan suatu benda untuk berada}

pada suatu tempat

 _{Jika massa benda m berada pada ketinggian h dari posisi acuan, maka}

eneergi potensial benda adalah

mgh

E

_P



6.6.3 Energi Potensial Elastis (Pegas)

Kemampuan suatu benda yang dihubungkan dengan pegas untuk berada pada suatu tempat karena panjang pegas berubah besarnya

6.7

2 2

1

_kx

W



k = konstanta pegas

x = Perubahan panjang pegas

6.6.4 Energi-energi dalam Bentuk Lain

 _{Energi Panas}  Energi Kimia  _{Energi Listrik}  _{Energi Magnet}

6.8

6.7 Prinsip Kerja Energi

W =



E

_k Kerja adalah perubahan energi kinetik





F

ds

W

.

Harga W bisa +, - atau 0

W > 0

W < 0

W = 0

Jika F dan ds arahnya sama

Jika F dan ds berlawanan arah

Jika F dan ds arahnya saling tegak lurus

 E_k > 0  E_{k akhir} > E_{k awal}

(untuk gerak dipercepat, misal : benda jatuh)

 E_k > 0  E_{k akhir} < E_{k awal}

(untuk gerak diperlambat, misal : benda yang dilempar keatas)

 E_k > 0  E_{k akhir} = E_{k awal}

(untuk gerak lurus beraturan atau kerja gaya berat yang perpindahannya horizontal)

...

3 2

1









_{F F F}

total

W

W

W

6.9

6.8 Hukum Kekekalan Energi

Dalam alam ini tidak ada energi yang diciptakan maupun hilang, tetapi berubah dari satu bentuk ke bentuk lainDengan demikian kalau ada suatu bentuk energi hilang maka harus ada energi bentuk lain yang timbul dimana besarnya harus sama dengan energi yang hilang.

Bentuk Umum Hukum Kekekalan Energi :

H

E

E

W

_F

_k

_P

luar











)

(

₂2 ₁2 2

1

1

2

E

m

V

V

E

E

_k



_k



_k







)

(

_{2 1}

2 1

1

2

E

m

h

h

E

E

_P



_P



_P







Dimana :

s

f

H



.







6.10

Jika gaya luar (F

luar

) dan gaya gesekan (f) tidak ada, artinya benda

melakukan kerja semata-mata karena gaya beratnya, maka

:

H

E

E

W

_{F k P}

luar











P

k

E

E









0

)

(

)

(

0

_

1₂

m

V

₂2

_

V

₁2

_

mg

h

₂

_

h

₁ 2

2 2 2

1 1

2 1 2

1

mV

_

mgh

_

mV

_

mgh

2 2

1

1 P k P

k

E

E

E

E







6.11

Kesimpulan

:

.

1



E

_k

+



E

_p

= 0

Jumlah perubahan E

_k

dan perubahan E

_P

sama

dengan nol

.

2



E

_k

= -



E

_p

Penambahan E

_k

= pengurangan E

_P

atau sebaliknya

3. E

_k

+ E

_p

= konstan untuk setiap tempat dari benda

Jumlah E

_k

dan E

_P

selalu tetap