34
gaya normal. Usaha total dari berbagai gaya yang bekerja pada suatu benda diperoleh dari menjumlahkan secara lajabar biasa.
10
6 Daya
Daya didefinisikan sebagai laju usaha dilakukan atau besar usaha per satuan waktu. Jadi, daya P dihitung dengan membagi usaha yang dilakukan
W terhadap lamanya waktu melakukan usaha t. 11
c. Hubungan Usaha Kerja dengan Energi Kinetik
Saat kita mendorong sebuah peti di atas lantai datar yang licin, hanya gaya dorong kita yang melakukan usaha pada peti dan ternyata kelajuan peti
bertambah. Jika kelajuan peti bertambah, artinya energi inetik peti juga bertambah. Pertambahan energi kinetik berasal dari usaha yang dilakukan
oleh gaya dorong kita. Contoh kualitatif tersebut dengan jelas menunjukan bahwa pertambahan energi kinetik melalui usaha merupakan proses alih
energi. Untuk kasus kita mendorong peti, sebagian energi kimia dalam tubuh kita beralih menjadi energi kinetik peti, sehingga energi kinetik peti
bertambah.
Gambar 5. Benda bergerak dengan gaya F
Sumber: Marthen Kanginan, 2016:360
35
Gaya konstan F akan mempercepat benda sesuai dengan hukum II Newton, F=ma. Jika kita kalikan dua ruas persamaan tersebut dengan
perpindahan , pada ruas kiri akan tampil usaha yang dilakukan gaya pada
benda: 12
Hasil kali berkaitan dengan kecepatan awal
dan kecepatan akhir sesuai persamaan GLBB.
sebab dan
Persamaan 12 dapat kita tulis sebagai berikut
Didenisikan sebagai energi kinetik benda EK sehingga persamaan
tersebut dapat ditulis sebagai berikut.
usaha total oleh gaya resultan energi kinetik pada posisi akhir
energi kinetik awal Maka teorema usaha-energi:
36
13 Usaha yang dilakukan oleh gaya resultan yang bekerja pada suatu benda
sama dengan perubahan energi kinetik yang dialami benda tersebut, yaitu energi kinetik akhir dikurangi energi kinetik awal.
d. Hubungan Usaha Kerja dengan Energi Potensial
Hubungan antara usaha dengan energi potensial berkaitandengan gaya konservatif. Gaya konservatif adalah usaha yang dilakukan untuk membawa
suatu benda di bawah pengaruh gaya tersebut di antara dua tempat posisi tertentu yang tidak tergantung pada jalan yang ditempuh, melainkan hanya
bergantung pada posisi awal dan posisi akhir, selama bendanya sama. Usaha dalam gaya konservatif diantaranya yaitu usaha oleh gaya berat, usaha oleh
gaya gravitasi newton dan usaha oleh gaya pegas. 1
Usaha oleh gaya berat Kita telah mempelajari bahwa di sekitar suatu benda bermasaa
terdapat medan yang memenuhi ruang dan disebut medan gravitasi. Jika benda yang menghasilkan medan gravitasi adalah bumi kita, maka disebut
medan gravitasi bumi. Telah diketahui bahwa tempat-tempat yang dekat dengan permukaan bumi, medan gravitasinya dianggap tetap, yaitu g =
9,80 ms
2
. Oleh karena itu, benda bermassa m yang berada dekat dengan permukaan bumi akan mengalami gaya gravitasi yang konstan.
37
Gambar 6. Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi konstan, w = mg,
untuk perpindahan dari posisi 1 ke posisi 2 W
konstan
=-mgh
2
-h
1
Sumber: Marthen Kanginan, 2016: 368 14
2 Usaha oleh gaya gravitasi newton
Untuk benda yang jauh dari permukaan bumi h 10 km, gaya gravitasinya bervariasi dan sebanding dengan kuadrat jarak r, dari pusat
bumi. Hal tersebut dinyatakan oleh persamaan berikut: 15
Gambar 7. Gaya Gravitasi Newton
Sumber: Marthen Kanginan, 2016: 369
38
16 3
Usaha oleh gaya pegas Gaya pemulih pada pegas yang mengalami perubahan panjang
disebut gaya pegas 17
sebanding dengan perubahan panjang x dan berlawanan dengan perpindahan
, sehingga persamaannya menjadi:
18 Persamaan 18 menunjukan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya
pegas di antara dua tempat posisi tentu tidak bergantung pada jalannya lintasan yang ditempuh, tetapi hanya bergantung pada posisi awal
simpangan x
2
dari posisi keseimbangan.
Gambar 8. Usaha yang dilakukan oleh gaya pegas F
p
=kx untuk berpindah dari posisi 1 ke posisi 2 adalah
. Sumber: Marthen Kanginan, 2016: 371
39
e. Hukum Kekekalan Energi
