192
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Ayo Coba 10.3
Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa energi bersifat kekal. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Pernyataan tersebut dikenal
dengan Hukum Kekekalan Energi.
Telah kamu ketahui bahwa energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi potensial dan energi kinetik.
E
m
= E
p
+ E
k
E mgh
E m
mv
m
= +
E m
E mgh
E m
1 2
2
Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu
tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan
Energi Mekanik.
Tujuan Mengidentiikasi pengertian usaha
Alat dan bahan Sebuah buku dan meja tulis
1. Sebuah benda memiliki energi potensial
100 J jatuh dari ketinggian tertentu. Berapakah energi kinetik benda saat
mencapai tanah?
2. Buah jambu yang bergantung di ketinggian
2 meter dari tanah, tiba-tiba jatuh. Amir yang menemukan buah jambu tersebut
menimbangnya, ternyata massanya 200 g. Jika percepatan gravitasi di tempat itu
10 ms
2
. Hitunglah: a.
energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki buah jambu ketika
masih bergantung, b.
energi potensial, energi kinetik dan kecepatan buah jambu pada
ketinggian 1 meter, c.
energi kinetik dan kecepatan saat mencapai tanah, dan
d. energi mekanik pada ketinggian 2 meter,
1 meter, dan saat di tanah.
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 10.4
E. Usaha
Dalam kehidupan sehari-hari, pengertian usaha identik dengan kemampuan untuk meraih sesuatu. Misalnya, usaha
untuk bisa naik kelas atau usaha untuk mendapatkan nilai yang besar. Namun, apakah pengertian usaha menurut ilmu
Fisika? Untuk mengetahuinya lakukanlah kegiatan Ayo Coba 10.3 berikut.
Di unduh dari : Bukupaket.com
193
Energi dan Perubahannya
Berdasarkan kegiatan Ayo Coba 10.3, dapat diketahui bahwa ketika benda didorong ada yang berpindah tempat dan
ada pula yang tetap di tempatnya. Ketika kamu mendorong atau menarik suatu benda, berarti kamu telah memberikan gaya
pada benda tersebut. Oleh karena itu, usaha sangat dipengaruhi oleh dorongan atau tarikan gaya. Menurut informasi tersebut,
jika setelah didorong benda itu tidak berpindah, gayamu tidak melakukan usaha. Dengan kata lain, usaha juga dipengaruhi
oleh perpindahan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa usaha dihasilkan oleh gaya yang dikerjakan pada suatu benda
sehingga benda itu berpindah tempat.
Bagaimanakah ketika kamu mendorong dinding kelasmu? Apakah dinding berpindah tempat? Walaupun
kamu telah sekuat tenaga mendorongnya, tetapi dinding tetap ditempatnya. Oleh sebab itu, menurut Fisika gayamu
dikatakan tidak melakukan usaha.
Apabila gaya disimbolkan dengan F dan perpindahan dengan s, secara matematis usaha dituliskan dalam
persamaan berikut. W = F s 10–5
dengan: W = usaha J F = gaya N
s = perpindahan m
Persamaan 10–5 berlaku untuk gaya yang arahnya sama
dengan perpindahan, seperti terlihat pada Gambar 10.10.
F
s F
Usaha memiliki satuan yang sama dengan energi, yaitu joule. Dengan ketentuan bahwa 1 joule sama dengan besar usaha
yang dilakukan oleh gaya sebesar 1 N dengan perpindahan 1 m.
Cara kerja 1.
Ambillah sebuah buku temanmu, lalu letakkan di atas mejamu. 2.
Doronglah meja tulismu sampai berpindah tempat. 3.
Doronglah dinding kelasmu sekuat tenaga.
Pertanyaan 1.
Besaran apakah yang memengaruhi besaran usaha? 2.
Bagaimanakah besaran-besaran itu memengaruhi usaha menurut perkiraanmu?
a
b
c
Gambar 10.9
Beberapa kegiatan yang berhubungan dengan usaha,
seperti a mengangkat buku,
b mendorong meja, dan c mendorong dinding.
Gambar 10.10
Arah gaya yang diberikan pada balok searah dengan
perpindahannya.
Di unduh dari : Bukupaket.com
194
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII
Kamu sudah mengetahui usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah horisontal, tetapi
bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah vertikal? Memindahkan
benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan
berat suatu benda. Secara matematis gaya tersebut dapat ditulis sebagai berikut.
F = m g 10–6
Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan
ketinggian benda h, dengan memasukkan Persamaan 10–6 ke dalam Persamaan 10–5 diperoleh usaha yang dilakukan
terhadap benda tersebut sebagai berikut. W = F s
W = m g h 10–7 dengan: W = usaha J
m = massa kg g = percepatan gravitasi Nkg
h = perpindahan atau ketinggian m
Sebuah benda yang massanya 2 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 1 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut
10 ms
2
, hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.
Penyelesaian: Diketahui: m = 2 kg
h = 1 m g = 10 ms
2
Rizki mendorong meja dengan gaya 100 N sehingga meja bergeser sejauh 2 m. Hitung usaha yang dilakukan Rizki.
Penyelesaian: Diketahui: F = 100 N
s = 2 m Ditanya:
W = ? Jawab:
W = F s W = 100 N2 m
W = 200 J Jadi, usaha yang dilakukan Rizki sebesar 200 joule.
Contoh Soal 10.3
Contoh Soal 10.4
Ilmuwan IPA
Hermann V Helmholtz
1821–1894 Pada 1947 seorang
ilmuwan Jerman bernama Hermann Von
Helmholtz menjadi orang pertama yang menjelaskan
kekekalan energi dengan gemilang. Ia mengatakan bahwa
segala energi alamiah bersifat “hidup” energi gerak atau
“tersimpan” energi potensial dan dapat saling dipertukarkan.
Kata energi baru diberi makna ilmiah seperti sekarang sejak
pertengahan abad ke-19.
Sumber: en.wikipedia.org
Di unduh dari : Bukupaket.com
195
Energi dan Perubahannya
F. Hubungan antara Usaha dan Energi
