USAHA DAN ENERGI (2) docx
MAKALAH FISIKA
“ USAHA & ENERGI”
ANGGOTA KELOMPOK :
FATTUR ZAIN M.P
RIVALDY F.F
RUDY M
SATRIA ANDHI
USAHA
1. pengertian usaha
Apakah bedanya usaha dalam kehidupan sehari-hari dengan dalam fisika?
Dalam kehidupan sehari-hari, kata usaha dapat diartikan sebagai kegiatan dengan
mengerahkan tenaga, pikiran, atau badan untuk mencapai tujuan tertentu. Usaha
dapat juga diartikan sebagai pekerjaan untuk mencapai tujuan tertentu.
Dalam fisika, pengertian usaha hampir sama dengan pengertian usaha dalam
kehidupan
sehari-hari.
Kesamaannya
adalah
dalam
hal
kegiatan
dengan
mengerahkan tenaga. Pengertian
usaha dalam fisika selalu menyangkut tenaga atau energi. Apabila sesuatu
(manusia, hewan, atau mesin) melakukan usaha maka yang melakukan usaha itu
harus mengeluarkan sejumlah energi untuk menghasilkan perpindahan.
Jadi, jika suatu benda diberi gaya namun benda tidak mengalami perpindahan,
maka dikatakan usaha pada benda tersebut adalah nol .
Sebagai contoh sebuah mesin melakukan usaha ketika mengangkat atau
memindahkan sesuatu. Seseorang yang membawa batu bata ke lantai dua sebuah
bangunan
telah
melakukan
usaha.
2. Usaha yang Dilakukan oleh Gaya Konstan
Usaha
yang
dilakukan
oleh
gaya
konstan
(besar maupun
arahnya)
didefinisikan sebagai hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan
komponen gaya pada arah perpindahan tersebut.Untuk memindahkan sebuah
benda yang bermassa lebih besar dan pada jarak yang lebih jauh, diperlukan usaha
yang lebih besar pula.
Dengan berdasarkan pada kenyataan tersebut, usaha didefinisikan sebagai
hasil kali gaya dan perpindahan yang terjadi Apabila usaha disimbolkan dengan W,
gaya F, dan perpindahan s,
Baik gaya maupun perpindahan merupakan besaran vektor. Sesuai dengan
konsep perkalian titik antara dua buah vektor, maka usaha W merupakan besaran
skalar.
Bila sudut yang dibentuk oleh gaya F dengan perpindahan s adalah θ, maka
besarnya usaha dapat dituliskan sebagai: W = (F cos θ).s Komponen gaya F sin θ
dikatakan tidak melakukan usaha sebab tidak ada perpindahan ke arah komponen
itu.
Dari persamaan rumus usaha, dapat dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh
suatu
gaya:
a. Berbanding lurus dengan besarnya gaya,
b. Berbanding lurus dengan perpindahan benda,
c. Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda.
Jika persamaan rumus usaha kita tinjau lebih seksama, kita mendapatkan beberapa
keadaan yang istimewa yang berhubungan dengan arah gaya dan perpindahan
benda
yaitu
sebagai
berikut:
a. Apabila θ = 00, maka arah gaya sama atau berimpit dengan arah perpindahan
benda dan cos θ = 1, sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya F dapat dinyatakan:
W = F . s cos θ
W=F.s.1
b. Apabila θ = 900 maka arah gaya F tegak lurus dengan arah perpindahan benda
dan cos θ = 0,
sehingga W = 0. Jadi, jika gaya F bekerja pada suatu benda dan benda
berpindah dengan
arah tegak lurus pada arah gaya, dikatakan bahwa gaya itu tidak melakukan
usaha.
c. Apabila θ = 1800, maka arah gaya F berlawanan dengan arah perpindahan benda
dan nilai cos θ = 1, sehingga W mempunyai nilai negatif. Hal itu dapat diartikan bahwa gaya atau
benda itu
tidak
melakukan usaha dan benda tidak mengeluarkan energi, tetapi mendapatkan
energi.
d. Apabila s = 0, maka gaya tidak menyebabkan benda berpindah. Hal itu berarti W
= 0. Jadi,
meskipun ada gaya yang bekerja pada suatu benda,namun jika benda itu tidak
berpindah
maka,
dikatakan bahwa gaya itu tidak melakukan usaha.
3. Satuan Usaha
Dalam SI satuan gaya adalah newton (N) dan satuan perpindahan adalah
meter (m). Sehingga, satuan usaha merupakan hasil perkalian antara satuan gaya
dan satuan perpindahan, yaitu newton meter atau joule. Satuan joule dipilih untuk
menghormati James Presccott Joule (1816 – 1869), seorang ilmuwan Inggris yang
terkenal dalam penelitiannya mengenai konsep panas dan energi.
1 joule = 1 Nm
karena 1 N = 1 Kg . m/s2
maka 1 joule = 1 Kg . m/s2 x 1 m
1 joule = 1 Kg . m2/s2
Untuk usaha yang lebih besar, biasanya digunakan satuan kilo joule (kJ) dan mega
joule
(MJ).
1 kJ = 1.000 J
1 MJ = 1.000.000 J
4. Menghitung Usaha dari Grafik Gaya dan Perpindahan
Apabila gaya yang bekerja pada suatu benda besar dan arahnya tetap maka
grafik antara F dan perpindahan s merupakan garis lurus yang sejajar dengan
sumbu mendatar Grafik gaya F terhadap perpindahan s jika besar dan arah F tetap
Dari grafik F – s, usaha sama dengan luas bangun yang dibatasi oleh garis grafik
dengan sumbu mendatar
Usaha: W = luas daerah yang diarsir
Dengan demikian, dari diagram F – s dapat disimpulkan bahwa usaha yang
dilakukan oleh gaya F sama dengan luas bangun yang dibatasi garis grafik dengan
sumbu mendatar s.
5. Usaha yang Dilakukan oleh Beberapa Gaya
Dalam kehidupan nyata hampir tidak pernah kita menemukan kasus pada
suatu benda hanya bekerja sebuah gaya tunggal. Misalnya, ketika Anda menarik
sebuah balok sepanjang lantai. Selain gaya tarik yang Anda berikan, pada balok
juga bekerja gaya-gaya lain seperti: gaya gesekan antara balok dan lantai, gaya
hambatan angin, dan gaya normal.
Jadi, usaha yang dilakukan oleh resultan beberapa gaya yang memiliki titik tangkap
sama adalah sama dengan jumlah aljabar usaha yang dilakukan oleh masing-
masing gaya. Jika pada sebuah benda bekerja dua gaya maka usaha yang
dilakukan adalah:
W = W1 + W2
Jika terdapat lebih dari dua gaya:
W = W1 + W2 + W3 + ...... + Wn
atau W = ∑Wn
contoh soal:
1. Gaya 20 Newton dikerjakan pada balok hingga balok berpindah sejauh 2 meter.
Usaha
yang
dikerjakan
gaya
F
pada
balok
adalah…
Pembahasan
Diketahui
Gaya
Perpindahan
:
(F)
=
(s)
20
=
2
N
meter
Sudut = 0 (arah gaya sama dengan arah perpindahan atau arah gaya berhimpit
dengan arah perpindahan sehingga sudut yang dibentuk oleh gaya dengan
perpindahan
Ditanya
adalah
:
nol)
Usaha
Jawab
(W)
:
Catatan
:
Jika arah gaya sama dengan arah perpindahan, hitung usaha menggunakan rumus
W = F s, tanpa perlu menambahkan cos teta
Energi
Energi memegang peranan yang sangat penting dalam kehidupan di alam ini.
Energi menyatakan kemampuan untuk melakukan usaha. Suatu sistem (manusia,
hewan, atau benda) dikatakan mempunyai energi jika mempunyai kemampuan
untuk
melakukan
usaha.
Energi yang dimiliki oleh, benda-benda yang bergerak disebut energi gerak atau
energi kinetik sedangkan energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukan
atau keadaan benda disebut energi potensial.
1. Energi Kinetik
Berapa besar energi yang dimiliki oleh benda dengan massanya tertentu dan
bergerak dengan kecepatan tertentu? Misalnya, kita melemparkan sebuah bola yang
bermassa
Jika
gaya
m.
yang
bekerja
pada
bola
itu
konstan
sebesar
F
dan
dapat
memindahkannya sejauh s dari tangan kita, maka menurut hukum II Newton, bola
memperoleh percepatan.
Telah diketahui bahwa sebuah benda yang diam, jika memperoleh percepatan
a melalui jarak s, maka kecepatan akhirnya dapat dinyatakan dengan persamaan:
V2 = 2 a . s
Jika a diganti dengan , persamaan diatas menjadi:
F . s adalah besarnya usaha yang dilakukan oleh tangan kita pada saat
melemparkan bola, sedangka ½ m . V2 adalah besarnya energi yang diperoleh bola
yang selanjutnya disebut energi kinetik. Dengan demikian, jika energi kinetik
dinyatakan dengan demikian, jika energi kinetik dinyatakan dengan simbol Ek maka:
Keterangan:
Ek = energi kinetik (J)
m = massa (kg)
V = kecepatan (m/s)
Jadi, energi kinetik sebuah benda yang bermassa m dan mempunyai
kecepatan V, adalah ½ m . V2. Karena m dinyatakan dalam satuan kg dan V dalam
satuan m/s,maka Ek dinyatakkan dalam satuan joule (J).
2. Hukum Usaha dan Energi Kinetik
Sebuah benda yang massanya m bergerak dengan kecepatan V1, saat
kedudukan benda di A, bekerja gaya tetap F searah dengan geraknya. Setelah t
detik, kedudukan benda di B sejauh s dari A dan kecepatan benda berubah menjadi
V2.
Karena gaya F, benda bergerak dipercepat beraturan, sehingga berlaku hubungan:
| s = V1 . t = ½ a . t2 | (a)
Karena V2 = V1 + a . t.
Dengan substitusi persamaan a ke persamaan b didapatkan:
Jadi, usaha yang dilakukan oleh suatu gaya terhadap sebuah benda sama
dengan perubahan energi kinetik benda itu,menyimpulkan bahwa.Usaha dapat
bernilai positif dan dapat pula bernilai negatif. Oleh karena itu, energi kinetik dapat
juga bernilai positif ataupun negatif. Sehingga, ada dua kemungkinan berikut:
1) Jika W > 0 maka ∆ Ek > 0
Itu berarti bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan penambahan energi
kinetik benda.
2) Jika W < 0 maka ∆ Ek < 0
Itu berarti bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan pengurangan energi
kinetik benda.
3. Energi Potensial
“secara umum energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam sebuah
benda atau dalam suatu keadaan tertentu”. Contoh energi potensial terdapat dalam
air terjun, dalam batu bara, dalam tubuh kita terdapat energi potensial.
Energi potensial yang tersimpan dalam air yang berada diatas suatu tebing
baru bermanfaat ketika diubah menjadi energi panas melalui pembakaran. Energi
potensial dalam tubuh kita akan bermanfaat jika kita mengubahnya menjadi energi
gerak yang dilakukan oleh otot-otot tubuh kita.
“Dalam pengertian yang lebih sempit, atau dalam mekanika, energi potensial
adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukan atau keadaan benda tersebut”.
Contoh energi potensial dalam pengertian ini adalah energi potensial gravitasi dan
energi potensial elastik. Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda yang berada
pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah. Sedangkan energi potensial elastik
dimiliki oleh misalnya karet ketapel yang diregangkan. Energi potensial elastik pada
karet ketapel ini baru bermanfaat ketika regangan tersebut dilepaskan sehingga
menyebabkan berubahnya energi potensial elastik menjadi energi kinetik (kerikil di
dalam ketapel terlontar).
4. Energi Potensial Gravitasi
Benda yang berada pada ketinggian h mempunyai potensi untuk melakukan
usaha sebesar m . g . h. Oleh karena itu, dikatakan bahwa benda itu mempunyai
energi potensial gravitasi.Jadi, semakin tinggi kedudukan benda dari tanah maka
semakin besar energi potensialnya.Dengan demikian, kita definisikan bahwa energi
potensial gravitasi suatu benda adalah hasil kali beratnya dan ketinggianya h,
sehingga dapat ditulis Keterangan :
Ep = energi potensial gravitasi (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (ms-2)
h = ketinggian benda dari acuan tanah (m)
5. Energi Mekanik
”energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik suatu
benda pada suatu saat”.Energi mekanik dirumuskan:
Keterangan:
Em = energi mekanik (J)
Ep = energi potensial (J)
Ek = energi kinetik (J)
6. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Benda sampai di titik A pada ketinggian hA memiliki kecepatan VA. Setelah
sampai di titik B, pada ketinggian hB benda bergerak dengan kecepatan VB.
Jika gaya berat benda w = m . g, usaha gaya berat benda selama jatuh dari A
sampai B . Jadi, hukum kekekalan energi menyatakan bahwa, jika suatu benda
hanya dipengaruhi gaya-gaya konservatif maka energi mekanik itu dimanapun
posisinya adalah konstan (tetap).
7. Daya
Daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan oleh sebuah benda
persatuan waktu. Jadi, daya (P) dihitung dengan membagi usaha (W) yang
dilakukan terhadap selang waktu lamanya melakukan usaha (t).Karena usaha
merupakan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahan (W = F.∆x)
8. Satuan Daya
Satuan usaha dalam SI adalah joule (J), sedang satuan waktu adalah sekon
(s). Jadi satuan SI untuk daya adalah Satuan daya dalam SI adalah watt (W) untuk
menghormati James Watt (1734 – 1819), seorang ahli permesinan asal Skotlandia
yang berhasil menemukan mesin uap. Dengan demikian:
Satu watt adalah daya yang kecil.Oleh karena itu, daya sering dinyatakan dalam
satuan SI yang lebih
besar, yaitu kilowatt (kW) dan megawatt (MW).
1 kW=105 W = 1000 W
1
.
MW=106 W = 1000000 W
“ USAHA & ENERGI”
ANGGOTA KELOMPOK :
FATTUR ZAIN M.P
RIVALDY F.F
RUDY M
SATRIA ANDHI
USAHA
1. pengertian usaha
Apakah bedanya usaha dalam kehidupan sehari-hari dengan dalam fisika?
Dalam kehidupan sehari-hari, kata usaha dapat diartikan sebagai kegiatan dengan
mengerahkan tenaga, pikiran, atau badan untuk mencapai tujuan tertentu. Usaha
dapat juga diartikan sebagai pekerjaan untuk mencapai tujuan tertentu.
Dalam fisika, pengertian usaha hampir sama dengan pengertian usaha dalam
kehidupan
sehari-hari.
Kesamaannya
adalah
dalam
hal
kegiatan
dengan
mengerahkan tenaga. Pengertian
usaha dalam fisika selalu menyangkut tenaga atau energi. Apabila sesuatu
(manusia, hewan, atau mesin) melakukan usaha maka yang melakukan usaha itu
harus mengeluarkan sejumlah energi untuk menghasilkan perpindahan.
Jadi, jika suatu benda diberi gaya namun benda tidak mengalami perpindahan,
maka dikatakan usaha pada benda tersebut adalah nol .
Sebagai contoh sebuah mesin melakukan usaha ketika mengangkat atau
memindahkan sesuatu. Seseorang yang membawa batu bata ke lantai dua sebuah
bangunan
telah
melakukan
usaha.
2. Usaha yang Dilakukan oleh Gaya Konstan
Usaha
yang
dilakukan
oleh
gaya
konstan
(besar maupun
arahnya)
didefinisikan sebagai hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan
komponen gaya pada arah perpindahan tersebut.Untuk memindahkan sebuah
benda yang bermassa lebih besar dan pada jarak yang lebih jauh, diperlukan usaha
yang lebih besar pula.
Dengan berdasarkan pada kenyataan tersebut, usaha didefinisikan sebagai
hasil kali gaya dan perpindahan yang terjadi Apabila usaha disimbolkan dengan W,
gaya F, dan perpindahan s,
Baik gaya maupun perpindahan merupakan besaran vektor. Sesuai dengan
konsep perkalian titik antara dua buah vektor, maka usaha W merupakan besaran
skalar.
Bila sudut yang dibentuk oleh gaya F dengan perpindahan s adalah θ, maka
besarnya usaha dapat dituliskan sebagai: W = (F cos θ).s Komponen gaya F sin θ
dikatakan tidak melakukan usaha sebab tidak ada perpindahan ke arah komponen
itu.
Dari persamaan rumus usaha, dapat dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh
suatu
gaya:
a. Berbanding lurus dengan besarnya gaya,
b. Berbanding lurus dengan perpindahan benda,
c. Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda.
Jika persamaan rumus usaha kita tinjau lebih seksama, kita mendapatkan beberapa
keadaan yang istimewa yang berhubungan dengan arah gaya dan perpindahan
benda
yaitu
sebagai
berikut:
a. Apabila θ = 00, maka arah gaya sama atau berimpit dengan arah perpindahan
benda dan cos θ = 1, sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya F dapat dinyatakan:
W = F . s cos θ
W=F.s.1
b. Apabila θ = 900 maka arah gaya F tegak lurus dengan arah perpindahan benda
dan cos θ = 0,
sehingga W = 0. Jadi, jika gaya F bekerja pada suatu benda dan benda
berpindah dengan
arah tegak lurus pada arah gaya, dikatakan bahwa gaya itu tidak melakukan
usaha.
c. Apabila θ = 1800, maka arah gaya F berlawanan dengan arah perpindahan benda
dan nilai cos θ = 1, sehingga W mempunyai nilai negatif. Hal itu dapat diartikan bahwa gaya atau
benda itu
tidak
melakukan usaha dan benda tidak mengeluarkan energi, tetapi mendapatkan
energi.
d. Apabila s = 0, maka gaya tidak menyebabkan benda berpindah. Hal itu berarti W
= 0. Jadi,
meskipun ada gaya yang bekerja pada suatu benda,namun jika benda itu tidak
berpindah
maka,
dikatakan bahwa gaya itu tidak melakukan usaha.
3. Satuan Usaha
Dalam SI satuan gaya adalah newton (N) dan satuan perpindahan adalah
meter (m). Sehingga, satuan usaha merupakan hasil perkalian antara satuan gaya
dan satuan perpindahan, yaitu newton meter atau joule. Satuan joule dipilih untuk
menghormati James Presccott Joule (1816 – 1869), seorang ilmuwan Inggris yang
terkenal dalam penelitiannya mengenai konsep panas dan energi.
1 joule = 1 Nm
karena 1 N = 1 Kg . m/s2
maka 1 joule = 1 Kg . m/s2 x 1 m
1 joule = 1 Kg . m2/s2
Untuk usaha yang lebih besar, biasanya digunakan satuan kilo joule (kJ) dan mega
joule
(MJ).
1 kJ = 1.000 J
1 MJ = 1.000.000 J
4. Menghitung Usaha dari Grafik Gaya dan Perpindahan
Apabila gaya yang bekerja pada suatu benda besar dan arahnya tetap maka
grafik antara F dan perpindahan s merupakan garis lurus yang sejajar dengan
sumbu mendatar Grafik gaya F terhadap perpindahan s jika besar dan arah F tetap
Dari grafik F – s, usaha sama dengan luas bangun yang dibatasi oleh garis grafik
dengan sumbu mendatar
Usaha: W = luas daerah yang diarsir
Dengan demikian, dari diagram F – s dapat disimpulkan bahwa usaha yang
dilakukan oleh gaya F sama dengan luas bangun yang dibatasi garis grafik dengan
sumbu mendatar s.
5. Usaha yang Dilakukan oleh Beberapa Gaya
Dalam kehidupan nyata hampir tidak pernah kita menemukan kasus pada
suatu benda hanya bekerja sebuah gaya tunggal. Misalnya, ketika Anda menarik
sebuah balok sepanjang lantai. Selain gaya tarik yang Anda berikan, pada balok
juga bekerja gaya-gaya lain seperti: gaya gesekan antara balok dan lantai, gaya
hambatan angin, dan gaya normal.
Jadi, usaha yang dilakukan oleh resultan beberapa gaya yang memiliki titik tangkap
sama adalah sama dengan jumlah aljabar usaha yang dilakukan oleh masing-
masing gaya. Jika pada sebuah benda bekerja dua gaya maka usaha yang
dilakukan adalah:
W = W1 + W2
Jika terdapat lebih dari dua gaya:
W = W1 + W2 + W3 + ...... + Wn
atau W = ∑Wn
contoh soal:
1. Gaya 20 Newton dikerjakan pada balok hingga balok berpindah sejauh 2 meter.
Usaha
yang
dikerjakan
gaya
F
pada
balok
adalah…
Pembahasan
Diketahui
Gaya
Perpindahan
:
(F)
=
(s)
20
=
2
N
meter
Sudut = 0 (arah gaya sama dengan arah perpindahan atau arah gaya berhimpit
dengan arah perpindahan sehingga sudut yang dibentuk oleh gaya dengan
perpindahan
Ditanya
adalah
:
nol)
Usaha
Jawab
(W)
:
Catatan
:
Jika arah gaya sama dengan arah perpindahan, hitung usaha menggunakan rumus
W = F s, tanpa perlu menambahkan cos teta
Energi
Energi memegang peranan yang sangat penting dalam kehidupan di alam ini.
Energi menyatakan kemampuan untuk melakukan usaha. Suatu sistem (manusia,
hewan, atau benda) dikatakan mempunyai energi jika mempunyai kemampuan
untuk
melakukan
usaha.
Energi yang dimiliki oleh, benda-benda yang bergerak disebut energi gerak atau
energi kinetik sedangkan energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukan
atau keadaan benda disebut energi potensial.
1. Energi Kinetik
Berapa besar energi yang dimiliki oleh benda dengan massanya tertentu dan
bergerak dengan kecepatan tertentu? Misalnya, kita melemparkan sebuah bola yang
bermassa
Jika
gaya
m.
yang
bekerja
pada
bola
itu
konstan
sebesar
F
dan
dapat
memindahkannya sejauh s dari tangan kita, maka menurut hukum II Newton, bola
memperoleh percepatan.
Telah diketahui bahwa sebuah benda yang diam, jika memperoleh percepatan
a melalui jarak s, maka kecepatan akhirnya dapat dinyatakan dengan persamaan:
V2 = 2 a . s
Jika a diganti dengan , persamaan diatas menjadi:
F . s adalah besarnya usaha yang dilakukan oleh tangan kita pada saat
melemparkan bola, sedangka ½ m . V2 adalah besarnya energi yang diperoleh bola
yang selanjutnya disebut energi kinetik. Dengan demikian, jika energi kinetik
dinyatakan dengan demikian, jika energi kinetik dinyatakan dengan simbol Ek maka:
Keterangan:
Ek = energi kinetik (J)
m = massa (kg)
V = kecepatan (m/s)
Jadi, energi kinetik sebuah benda yang bermassa m dan mempunyai
kecepatan V, adalah ½ m . V2. Karena m dinyatakan dalam satuan kg dan V dalam
satuan m/s,maka Ek dinyatakkan dalam satuan joule (J).
2. Hukum Usaha dan Energi Kinetik
Sebuah benda yang massanya m bergerak dengan kecepatan V1, saat
kedudukan benda di A, bekerja gaya tetap F searah dengan geraknya. Setelah t
detik, kedudukan benda di B sejauh s dari A dan kecepatan benda berubah menjadi
V2.
Karena gaya F, benda bergerak dipercepat beraturan, sehingga berlaku hubungan:
| s = V1 . t = ½ a . t2 | (a)
Karena V2 = V1 + a . t.
Dengan substitusi persamaan a ke persamaan b didapatkan:
Jadi, usaha yang dilakukan oleh suatu gaya terhadap sebuah benda sama
dengan perubahan energi kinetik benda itu,menyimpulkan bahwa.Usaha dapat
bernilai positif dan dapat pula bernilai negatif. Oleh karena itu, energi kinetik dapat
juga bernilai positif ataupun negatif. Sehingga, ada dua kemungkinan berikut:
1) Jika W > 0 maka ∆ Ek > 0
Itu berarti bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan penambahan energi
kinetik benda.
2) Jika W < 0 maka ∆ Ek < 0
Itu berarti bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan pengurangan energi
kinetik benda.
3. Energi Potensial
“secara umum energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam sebuah
benda atau dalam suatu keadaan tertentu”. Contoh energi potensial terdapat dalam
air terjun, dalam batu bara, dalam tubuh kita terdapat energi potensial.
Energi potensial yang tersimpan dalam air yang berada diatas suatu tebing
baru bermanfaat ketika diubah menjadi energi panas melalui pembakaran. Energi
potensial dalam tubuh kita akan bermanfaat jika kita mengubahnya menjadi energi
gerak yang dilakukan oleh otot-otot tubuh kita.
“Dalam pengertian yang lebih sempit, atau dalam mekanika, energi potensial
adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukan atau keadaan benda tersebut”.
Contoh energi potensial dalam pengertian ini adalah energi potensial gravitasi dan
energi potensial elastik. Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda yang berada
pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah. Sedangkan energi potensial elastik
dimiliki oleh misalnya karet ketapel yang diregangkan. Energi potensial elastik pada
karet ketapel ini baru bermanfaat ketika regangan tersebut dilepaskan sehingga
menyebabkan berubahnya energi potensial elastik menjadi energi kinetik (kerikil di
dalam ketapel terlontar).
4. Energi Potensial Gravitasi
Benda yang berada pada ketinggian h mempunyai potensi untuk melakukan
usaha sebesar m . g . h. Oleh karena itu, dikatakan bahwa benda itu mempunyai
energi potensial gravitasi.Jadi, semakin tinggi kedudukan benda dari tanah maka
semakin besar energi potensialnya.Dengan demikian, kita definisikan bahwa energi
potensial gravitasi suatu benda adalah hasil kali beratnya dan ketinggianya h,
sehingga dapat ditulis Keterangan :
Ep = energi potensial gravitasi (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (ms-2)
h = ketinggian benda dari acuan tanah (m)
5. Energi Mekanik
”energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik suatu
benda pada suatu saat”.Energi mekanik dirumuskan:
Keterangan:
Em = energi mekanik (J)
Ep = energi potensial (J)
Ek = energi kinetik (J)
6. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Benda sampai di titik A pada ketinggian hA memiliki kecepatan VA. Setelah
sampai di titik B, pada ketinggian hB benda bergerak dengan kecepatan VB.
Jika gaya berat benda w = m . g, usaha gaya berat benda selama jatuh dari A
sampai B . Jadi, hukum kekekalan energi menyatakan bahwa, jika suatu benda
hanya dipengaruhi gaya-gaya konservatif maka energi mekanik itu dimanapun
posisinya adalah konstan (tetap).
7. Daya
Daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan oleh sebuah benda
persatuan waktu. Jadi, daya (P) dihitung dengan membagi usaha (W) yang
dilakukan terhadap selang waktu lamanya melakukan usaha (t).Karena usaha
merupakan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahan (W = F.∆x)
8. Satuan Daya
Satuan usaha dalam SI adalah joule (J), sedang satuan waktu adalah sekon
(s). Jadi satuan SI untuk daya adalah Satuan daya dalam SI adalah watt (W) untuk
menghormati James Watt (1734 – 1819), seorang ahli permesinan asal Skotlandia
yang berhasil menemukan mesin uap. Dengan demikian:
Satu watt adalah daya yang kecil.Oleh karena itu, daya sering dinyatakan dalam
satuan SI yang lebih
besar, yaitu kilowatt (kW) dan megawatt (MW).
1 kW=105 W = 1000 W
1
.
MW=106 W = 1000000 W