Usaha Dan Energi - Khusnul Khotimah - 190210103012
Usaha Dan Energi - Khusnul Khotimah - 190210103012
Usaha Dan Energi - Khusnul Khotimah - 190210103012
Usaha
Usaha adalah energi yang disalurkan agar mampu menggerakkan atau merubah
posisi benda dengan gaya tertentu. Atau dapat didefinisikan sebagai perkalian
antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya.
Usaha terjadi ketika energi dipindahkan dari suatu sistem ke sistem yang lainnya.
Usaha dinotasikan dengan W yang merupakan singkatan bahasa Inggris dari Work
yang berarti kerja. Satuan usaha adalah Joule yang didefinisikan sebagai besarnya
energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu
meter. Oleh sebab itu, 1 Joule sama dengan 1 Newton meter (N.m).
Terdapat dua persyaratan khusus mengenai definisi usaha dalam fisika ini. Pertama,
gaya yang diberikan pada benda haruslah menyebabkan benda tersebut berpindah
sejauh jarak tertentu. Kedua, agar suatu gaya dapat melakukan usaha pada benda,
gaya tersebut harus memiliki komponen arah yang paralel terhadap arah
perpindahan. Contohnya menarik kereta api mainan dengan menggunakan tali
sehingga gaya tariknya membentuk sudut α terhadap bidang horizontal dan kereta
api mainan tersebut berpindah sejauh s. Dengan demikian, gaya yang bekerja pada
kereta api mainan membentuk sudut α terhadap arah perpindahannya.
Secara matematis, usaha bisa dinyatakan sebagai hasil perkalian skalar antara gaya
dan perpindahan, sehingga dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
W = usaha (Joule);
s = perpindahan (m).
Meskipun besaran skalar, usaha ternyata dibagi menjadi dua, yaitu usaha positif dan
negatif. Usaha positif adalah usaha yang searah dengan perpindahan benda,
sedangkan usaha negatif adalah usaha yang berlawanan arah dengan perpindahan
benda. Usaha tidak selamanya dilakukan pada bidang datar, tetapi juga bisa pada
bidang miring. Berikut ulasannya.
Jika gaya yang diberikan pada objek membentuk sudut maka persamaannya
menjadi:
Dimana,
= sudut yang dibentuk gaya terhadap perpindahan.
Usaha juga dapat bernilai nol (0) atau objek tidak melakukan usaha jika,
Gambar di atas menunjukkan bahwa ada suatu gaya yang dibutuhkan untuk menarik
benda sampai pindah sejauh s. Jika gaya tersebut membentuk sudut θ terhadap
perpindahan, perumusannya menjadi seperti berikut.
Jika usaha yang dilakukan benda berada di atas bidang miring, harus dilakukan
penguraian komponen gaya-gayanya, seperti gambar berikut.
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi bersifat kekal. Artinya,
energi tidak dapat musnah, tetapi hanya bisa berubah bentuk dari energi satu ke
energi lainnya. Adapun macam-macam energi adalah sebagai berikut.
1. Energi kinetic
Energi kinetik berasal dari kata Yunani kinetikos yang artinya bergerak.
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Benda
bergerak memiliki energi kinetik karena adanya kecepatan. Secara
matematis, dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Ek = energi kinetik (Joule);
v = kecepatan (m/s).
Usaha merupakan besarnya energi. Pada konteks ini, usaha merupakan perubahan
energi. Hubungan usaha dengan Energi Kinetik dinotasikan dengan:
Dimana,
2. Energi potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena ketinggiannya. Secara
matematis, energi potensial dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Energi potensial pegas adalah energi potensial saat pegas diregangkan atau
dimampatkan. Secara matematis, energi potensial pegas dirumuskan sebagai
berikut.
Keterangan:
Dimana,
Energi yang dimiliki benda agar benda itu dapat melakukan usaha dinamakan
energi mekanik. Energi mekanik adalah energi hasil penjumlahan antara energi
potensial dan energi kinetik. Besarnya energi benda selalu tetap selama tidak ada
gaya luar yang bekerja pada benda tersebut. Secara matematis, energi mekanik
dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Energi Mekanik yang dimiliki suatu benda nilainya selalu konstan/tetap pada setiap
titik lintasan benda, inilah yang disebut sebagai Hukum Kekekalan Energi. Energi
tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk
dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Maka persamaan Hukum kekekalan energi
dinotasikan dengan:
Dimana,
= Energi Mekanik benda (Joule)
Benda yang jatuh bebas akan mengalami perubahan energi kinetik dan energi
potensial gravitasi.
Suatu bola dilepaskan dari suatu ketinggian sehingga saat bola berada pada
ketinggian h1 dari permukaan tanah, bola itu memiliki v1. Setelah mencapai
ketinggian h2 dari permukaan tanah, kecepatan benda berubah menjadi v2. Saat bola
benda berada di ketinggian h1, energi potensial gravitasinya adalah EP1 dan energi
kinetiknya EK1. Saat benda mencapai ketinggian h2, energi potensialnya dinyatakan
sebagai EP2 dan energi kinetiknya EK2. Anda telah mempelajari bahwa perubahan
energi kinetik dan energi potensial benda adalah usaha yang dilakukan gaya pada
benda. Dengan demikian, dapat dituliskan:
Tips dan Trik Pembahasan Soal
Contoh soal:
Source by:
https://blog.ruangguru.com/memahami-konsep-usaha-dalam-fisika
https://www.studiobelajar.com/usaha-energi-rumus-kinetik-potensial/
https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/usaha-dan-energi-fisika-kelas-11/
https://fisikakontekstual.com/materi-usaha-dan-energi/