fisika : usaha energi

Jika sebuah benda menempuh jarak sejauh S akibat gaya F yang bekerja pada benda tersebut maka dikatakan gaya itu melakukan usaha, dimana arah gaya F harus sejajar dengan arah jarak tempuh S.
USAHA adalah hasil kali (dot product) antara gaya den jarak yang ditempuh.
W = F S = |F| |S| cos 
 = sudut antara F dan arah gerak

Satuan usaha/energi : 1 Nm = 1 Joule = 107 erg
Dimensi usaha energi: 1W] = [El = ML2T-2
Kemampuan untuk melakukan usaha menimbulkan suatu ENERGI (TENAGA).
Energi dan usaha merupakan besaran skalar.
Beberapa jenis energi di antaranya adalah:
1. ENERGI KINETIK (Ek)

Ek trans = 1/2 m v2

Ek rot = 1/2 I 2

m = massa
v = kecepatan
I = momen inersia
 = kecepatan sudut

2. ENERGI POTENSIAL (Ep)

Ep = m g h

h = tinggi benda terhadap tanah

3. ENERGI MEKANIK (EM)

EM = Ek + Ep

Nilai EM selalu tetap/sama pada setiap titik di dalam lintasan suatu benda.
Pemecahan soal fisika, khususnya dalam mekanika, pada umumnya didasarkan pada HUKUM KEKEKALAN ENERGI, yaitu energi selalu tetap tetapi bentuknya bisa berubah; artinya jika ada bentuk energi yang hilang harus ada energi bentuk lain yang timbul, yang besarnya sama dengan energi yang hilang tersebut.
Ek + Ep = EM = tetap
Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

PRINSIP USAHA-ENERGI

Jika pada peninjauan suatu soal, terjadi perubahan kecepatan akibat gaya yang bekerja pada benda sepanjang jarak yang ditempuhnya, maka prinsip usaha-energi berperan penting dalam penyelesaian soal tersebut
W tot = Ek   F.S = Ek akhir – Ek awal
W tot = jumlah aljabar dari usaha oleh masing-masing gaya
= W1 + W2 + W3 + …….
 Ek = perubahan energi kinetik = Ek akhir – Ek awal

ENERGI POTENSIAL PEGAS (Ep)
Ep = 1/2 k  x2 = 1/2 Fp x
Fp = – k x

x = regangan pegas
k = konstanta pegas
Fp = gaya pegas
Tanda minus (-) menyatakan bahwa arah gaya Fp berlawanan arah dengan arah regangan x.
2 buah pegas dengan konstanta K1 dan K2 disusun secara seri dan paralel:
seri paralel

1 = 1 + 1
Ktot K1 K2 Ktot = K1 + K2
Note: Energi potensial tergantung tinggi benda dari permukaan bumi. Bila jarak benda jauh lebih kecil dari jari-jari bumi, maka permukaan bumi sebagai acuan pengukuran. Bila jarak benda jauh lebih besar atau sama dengan jari-jari bumi, make pusat bumi sebagai acuan.

Contoh:
1. Sebuah palu bermassa 2 kg berkecepatan 20 m/det. menghantam sebuah paku, sehingga paku itu masuk sedalam 5 cm ke dalam kayu. Berapa besar gaya tahanan yang disebabkan kayu ?
Jawab:
Karena paku mengalami perubahan kecepatan gerak sampai berhenti di dalam kayu, make kita gunakan prinsip Usaha-Energi:
F. S = Ek akhir – Ek awal
F . 0.05 = 0 – 1/2 . 2(20)2
F = – 400 / 0.05 = -8000 N
(Tanda (-) menyatakan bahwa arah gaya tahanan kayu melawan arah gerak paku ).
2. Benda 3 kg bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s pada sebuah bidang datar kasar. Gaya sebesar 205 N bekerja pada benda itu searah dengan geraknya dan membentuk sudut dengan bidang datar (tg  = 0.5), sehingga benda mendapat tambahan energi 150 joule selama menempuh jarak 4m.
Hitunglah koefisien gesek bidang datar tersebut ?
Jawab:
Uraikan gaya yang bekerja pada benda:

Fx = F cos = 205 = 40 N
Fy = F sin = 205 . 15 = 20 N
 Fy = 0 (benda tidak bergerak pada arah y)
Fy + N = w  N = 30 – 20 = 10 N
Gunakan prinsip Usaha-Energi
 Fx . S = Ek
(40 – f) 4 = 150  f = 2.5 N
3. Sebuah pegas agar bertambah panjang sebesar 0.25 m membutuhkan gaya sebesar 18 Newton. Tentukan konstanta pegas dan energi potensial pegas !
Jawab:
Dari rumus gaya pegas kita dapat menghitung konstanta pegas:
Fp = – k x  k = Fp /x = 18/0.25 = 72 N/m
Energi potensial pegas:
Ep = 1/2 k ( x)2 = 1/2 . 72 (0.25)2 = 2.25 Joule

About agustinazimah

Nazimah Agustina | 24 Aug 1995 | East Borneo | Indonesia | SMTown Lovers | KiHae Shipper | Donghae Biased | Artworker

Posted on 8 September 2012, in Uncategorized and tagged , , , . Bookmark the permalink. Tinggalkan komentar.

Bagaimana menurut anda?

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: