CONTOH SOAL USAHA DAN ENERGI (Pertemuan Ke III)

USAHA DAN ENERGI
A. Usaha
Ketika mendengar kata usaha pasti kita berpikir usaha adalah langkah atau
cara yang ditempuh untuk mencapai tujuan yang kita inginkan. Tetapi dalam
pengertian usaha di dalam fisika tentu saja berbeda dengan usaha dalam keseharian
yang sering kita dengar. Dalam fisika usaha didefinisikan sebagai hasil kali gaya
dengan perpindahan benda. Ketika gaya yang kita berikan terhadap
benda menyebabkan benda berpindah maka dapat dikatakan kita melakukan usaha
terhadap benda tersebut.
Contoh : seorang anak mendorong gerobak sehingga gerobak berpindah tempat,

maka orang tersebut melakukan usaha kepada gerobak. Doni mendorong mobil
sekuat tenaga tetapi mobil tidak berpindah tempat, maka dikatakan usaha Doni
terhadap mobil sama dengan nol karena perpindahan mobil sama dengan nol.
Besar usaha yang dilakukan benda dirumuskan :

W=F.s
Keterangan :
W = Usaha (joule)
F = Gaya (Newton)
S = perpindahan (meter)
Apabila gaya yang bekerja pada benda membentuk sudut α terhadap perpindahan
benda, besarnya usaha dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
W = F . s cos α
Contoh Soal :
Seorang anak menarik benda bermassa 2 kg dengan gaya 80 N dengan sepotong tali
dan membentuk sudut 600.
Usaha yang dilakukan anak tersebut untuk memindahkan benda sejauh 5 meter
adalah...
Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
F = 80 N
θ = 600
s=5m
Ditanya: W = ... ?
Jawab:
W = F . s cos
= 80 N . 5 m . cos 60˚
= 400 N . ½
= 200 N
Vektor gaya F dapat diuraikan menjadi dua komponen gaya yang saling tegak
lurus , yaitu komponen F cos α yang searah dengan arah perpindahan benda dan F
sin α yang tegak lurus dengan arah perpindahan .
Ada beberapa keadaan istimewa yang dihasilkan sebagai berikut :
a. Perpindahan Benda α = 0˚
Perpindahan benda dengan sudut α = 0˚ menyatakan bahwa arah gaya searah
dengan perpindahan , sehingga diperoleh persamaan berikut :
W = F . s cos α
W=F.s
b. Perpindahan Benda α = 90˚

Perpindahan benda dengan sudut α = 90˚ menyatakan bahwa gaya F tegak lurus
dengan arah perpindahan , sehingga diperoleh :
W = F . s cos 90˚
W=F.s 0
W=0
W = 0 tidak ada usaha yang di lakukan oleh gaya. Dengan kata lain , arah gaya tegak
lurus dengan arah perpindahan benda , tidak melakukan usaha .
c. Perpindahan Benda α = 180˚
Keadaan ini menyatakan bahwa arah gaya berlawanan dengan arah perpindahan ,
sehingga diperoleh persamaan berikut :
W = F . s cos 180˚
W = F . s . (-1)
W = -F . s
Usaha W negativ menunjukkan tidak ada gaya yang bekerja pada benda untuk
melakukan usaha . dengan kata lain , benda tidak mengeluarkan energy, tetapi
menerima energi.
d. Perpindahan Benda s = 0
Arah gaya yang tegak lurus dengan arah perpindahan benda tidak menghasilkan
usaha. Sebagai contohnya, seorang anak sedang berdiri sambil menggendong tas.
Tas tersebut memiliki gaya berat sebesar W dengan arah kebawah.
B. Energi
Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha . Setiap aktivitas yang kita
lakukan semua memerlukan energy . macam – macam energy meliputi :
1. Energi Mekanik
Energy mekanik adalah energy yang dimiliki benda dengan masa m yang sedang
bergerak dengan kecepatan v.
Dengan persamaan matematisnya sebagai berikut :
EK = ½ m . V 2
Keterangan :
EK = energy kinetic (J)
m = masa benda (kg)
v = kecepatan (m/s)
Contoh soal :
Sebuah balok bermassa 0,8 kg bergerak dengan kecepatan 9 m/s . tentukanlah
energy kinetic balok tersebut .
Diketahui : m = 0,8 kg
v = 9 m/s
Jawab :
EK = ½ m . V 2
EK = ½ (0,8) . (9)2
= 32,4 J
Jadi , energy kinetic balok tersebut adalah 32,4 J.
2. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena faktor
ketinggian atau kedudukan benda Terhadap permukaan bumi .Secara matematis
dapat ditulis :
Ep = m . g . h
Keterangan :
Ep = energi potensial (J)
m = massa (kg)
g = gravitasi bumi (m/s2)
h = ketinggian (m)
Contoh :
Tentukan energi potensial yang dimiliki oleh sebuah benda bermassa 20 kg yang
berada pada ketinggian 20 m di atas tanah.
Pembahasan
Dik :
m = 20 kg
g = 10 m/s2
h = 20 m
jawab :
Ep = m . g . h
Ep = 20 . 10. 20
Ep = 4000 joule
C. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Dalam medan gravitasi “ jumlah energy potensial dan energy kinetic suatu
benda adlah tetap sama tidak ada gaya luar yang bekerja terhadap benda itu “.
Pernyataan tersebut dikenal sebagai hukum kekekalan energy mekanik.
Sebuah benda bermasa m bergerak jatuh bebas dari posisi 1 ketinggian

terhadap acuan (lantai). Sesaat kemudian , benda berada pada posisi 2 dengan
ketinggian terhadap acuan. Dikatakan bahwa pada benda tersebut terjadi
pengurangan energy potensial yang besarnya sama dengan usaha yang dilakukan gaya
berat.
W = EP1 – EP2
Pada posisi 1 , kecepatan benda kemudian benda turun hingga pada posisi 2
dengan kecepatan . Pada keadaan ini kecepatan benda bertambah karena benda
sama dengan perubahan energy kinetic yang besarnya :
W = EK1 – EK2
Maka akan di peroleh persamaan :
EP2 – EP1 = EK2 – EK1
EP1 – EK1 = EP2 – EK1
Jumlah energy mekanik pada kedudukan 1 sama dengan jumlah energy mekanik pada
kedudukan 2 .
Em2 = Em1
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
m . g . h1 + ½ m v1 2 = m . g . h2 + ½ m v2 2
Contoh Soal :
Sebuah bola bermasa m dilemparkan vertical ke atas dengan kecepatan awal
,tentukan tinggi maksimum yang dicapai.
Jawab :
Tinggi maksimum yang di capai adalah
EP1 + EK1 = EP2 + EK1
m . g . h1 + ½ m v1 2 = m . g . h2 + ½ m v2 2
0 + ½ m v1 2 = m . g . h2 + 0
Karena Vt = V0, maka ½ m v0 2 = mgh
h = vo2/2g
Jadi , tinggi maksimum yang dicapai adalah h = vo2/2g

CONTOH SOAL USAHA DAN ENERGI (Pertemuan Ke III)

Diunggah oleh

Hak Cipta:

Format Tersedia

CONTOH SOAL USAHA DAN ENERGI (Pertemuan Ke III)

Diunggah oleh

Informasi Dokumen

Deskripsi Asli:

Hak Cipta

Format Tersedia

Bagikan dokumen Ini

Bagikan atau Tanam Dokumen

Opsi Berbagi

Apakah menurut Anda dokumen ini bermanfaat?

Apakah konten ini tidak pantas?

Hak Cipta:

Format Tersedia

CONTOH SOAL USAHA DAN ENERGI (Pertemuan Ke III)

Diunggah oleh

Hak Cipta:

Format Tersedia

USAHA DAN ENERGI

Contoh : seorang anak mendorong gerobak sehingga gerobak berpindah tempat,

Besar usaha yang dilakukan benda dirumuskan :

b. Perpindahan Benda α = 90˚

Sebuah benda bermasa m bergerak jatuh bebas dari posisi 1 ketinggian

Anda mungkin juga menyukai