Penurunan Untuk Percepatan Konstan

Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: USAHA, DAYA DAN ENERGI KELOMPOK KOMPETENSI B 100 ditempuh. Usaha yang dilakukan gaya semata-mata bergantung pada posisi awal dan posisi akhir benda. Gaya yang memiliki sifat demikian disebut gaya konservatif. Contoh gaya konservatif adalah: 1 Gaya gravitasi : � = � � � 2 Gaya listrik Coloumb : � = � � 3 Gaya pegas Hooke : � � = −�� 4 Gaya antar molekul : � = − 6 � 7 + 1 � Gambar 4.4 Lintasan mana pun yang ditempuh benda, apakah lintasan 1, lintasan 2, atau lintasan 3, usaha yang dilakukan gaya konservatif untuk memindahkan benda dari posisi awal ke posisi akhir sama. Gaya yang tidak memenuhi sifat di atas kita kelompokkan sebagai gaya non konservatif. Contoh gaya non konservatif adalah gaya gesekan, gaya tumbukan dua benda ketika proses tumbukan menghasilkan panas. Jika benda dikenai gaya konservatif lalu benda berpindah dan kembali ke posisi semula maka usaha total yang dilakukan gaya tersebut nol. Ketika benda dilempar ke atas maka selama benda bergerak ke atas gaya gravitasi konservatif melakukan usaha negatif. Saat benda turun kembali ke tempat pelemparan, usaha yang dilakukan gaya gravitasi positif. Usaha yang dilakukan gaya gravitasi saat benda bergerak sampai puncak lintasan negatif persis sama besar dengan usaha yang dilakukan gaya gravitasi saat benda turun dari posisi tertinggi kembeli ke tempet pelemparan positif, hanya tandanya berlawanan. Usaha total yang dilakukan gaya gravitasi untuk memindahkan benda dari tempat pelemparan ke posisi maksimum dan kembali lagi ke tempat pelemparan adalah nol. Contohnya adalah ketika planet melengkapi satu revolusi mengelilingi matahari maka usaha yang dilakukan gaya gravitasi planet adalah nol. Akibatnya, kecepatan planet tetap seperti semula. LISTRIK untuk SMP KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: USAHA, DAYA DAN ENERGI KELOMPOK KOMPETENSI B Mata Pelajaran Fisika SMA 101

5. Energi Potensial

Karena usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif hanya bergantung pada posisi awal dan akhir maka Anda akan mudah jika mendefinisikan suatu besaran yang namanya energi potensial. Di setiap titik dalam ruang yang mengandung medan konservatif artinya apabila benda diletakkan dalam suatu titik dalam ruang tersebut maka benda mengalami gaya konservatif maka ada energi potensial yang bergantung pada posisi dan massa benda. Energi potensial didefinisikan sebagai berikut. Misalkan benda berada mula-mula berada pada posisi ⃑ 1 dan berpindah ke posisi ⃑  Energi potensial saat di posisi ⃑ 1 : U ⃑ 1  Energi potensial saat di posisi ⃑ : U ⃑  Perubahan energi potensial : ∆U = U ⃑ − U⃑ 1  Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif : W 12 Berdasarkan definisi di atas maka: W 12 = - ∆U 4.11

a. Energi Potensial Gravitasi di Sekitar Permukaan Bumi

Gaya gravitasi bumi termasuk gaya konservatif. Dengan demikian Anda dapat mendefinisikan energi potensial gravitasi, berikut merupakan penurunkan energi potensial gravitasi di sekitar permukaan bumi. Anda batasi pada daerah di sekitar permukaan bumi karena di daerah tersebut percepatan gravitasi dapat dianggap konstan. 1 Misalkan sebuah benda berpindah secara vertikal dari ketinggian h 1 ke ketinggian h 2 . 2 Gaya gravitasi yang bekerja pada benda adalah: W = - mg arah ke tas kita ambil positif sehingga gaya gravitasi diberi tanda negatif 3 Perpindahan benda adalah: Δh = h 2 – h 1 Usaha yang dilakukan gaya gravitasi bumi W g = W∆h = -mg h 2 - h 1 = -mgh 2 - -mgh 1 4.12 Karena kerja oleh gaya konservatif sama dengan selisih energi potensial maka kita dapat juga menulis W g = ∆U = -U 2 - U 1 = -U 2 - -U 1 4.13 Dengan membandingkan persamaan 10.12 dan 10.13 kita dapat mendefinisikan energi potensial gravitasi di sekitar permukaan bumi adalah U = mgh 4.14 Usaha yang dilakukan gaya konservatif untuk memindahkan benda dari posisi awal ke posisi akhir sama dengan negatif selisih energi potensial akhir dan awal.