HAND - OUT USAHA & ENERGI

Usaha & Energi

A) Usaha

=>Besarnya gaya yang membentuk sudut dan bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan.

W = F.∆x cosq

Keterangan:     w = usaha

                        F = gaya

                        ∆x = perpindahan

                        θ = sudut yang dibentuk oleh gaya

Dalam vektor satuan : W = F.s

 Keterangan:     F = gaya (N)

s = perpindahan (m

W = usaha (Nm = joule).

Soal 1:

Gaya sebesar 60 N menarik balok di atas lintasan horizontal. Jika gaya berarah 60° dari horizontal, berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut untuk menarik balok sejauh 8 m?

Penyelesaian :

Diketahui :    F = 60 N

                     θ = 30°

                     ∆x = 8 m

Ditanya : W

Jawab :

W = F.∆xcos θ

     = 60 . 8 cos 60°

     = 480 . ½ √3= 240√3 J

Soal 2 :

Dalam kegiatan beres-beres kelas, Dito telah berhasil menggeser sebuah lemari sejauh 5 m dibantu dua orang temannya, Budi dan Arto. Jika gaya yang diberikan Dito adalah 10 N, Budi sebesar 20 N, dan Arto sebesar 15N,berapakah besar usaha yang telah mereka lakukan?

Penyelesaian:

Diketahui :    F1 = 10 N

                     F2 = 20 N

                     F3 = 15 N

                     s = 5 m

Ditanya : W

Jawab :

W = F.s

W = (10+20+15).5

W = 225 J

Soal : Kurva

Perhatikan grafik hubungan gaya (F) dan pertambahan panjang pegas (Δx) diatas. Tentukan usaha pada saat pegas ditarik dengan gaya 50 N.

Diketahui F = 50 N.

W = 1/2 (F) (Δx) = 1/2 (50 N) (2 m) = 50 joule

GayaKonservatif

ð  Gaya yang memiliki sifat bahwa usaha yang dilakukan untuk membawa suatu beban  di bawah pengaruh gaya, gaya ini tidak bergantung pada jalan atau lintasan yang ditempuh, melainkan hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhir benda.

Contoh :

1. Gaya berat
2. Gaya gravitasi Newton
3. Gaya elastic pegas

Hubungan Usaha (W) dengan Ep & Ek

1. Memindahkan benda vertikal

          Ep = m.g.h 

Keterangan:     Ep = energi potensial (joule),

m = massa benda (kg),

                        g = percepatan gravitasi bumi (m/s²), dan

h = tinggi benda (m).

2. Memindahkan benda horizontal

         Ek = 1/2 m.v²    

Keterangan:     Ek = energi kinetik (joule),

                       m = massa benda (kg), dan

v = kecepatan benda (m/s).

3. Memindahkan benda sembarang

·         Tanpa gesekan (W = 0)

W= Em₂ - EM₁

0 = Ep₂ + Ek₂– Ep₁ + Ek₁

                Ep₁ + Ek₁=  Ep₂ + Ek₂

·         Ada gesekan

 W = Em₂ = Em₁

1. Daya (P = ….. watt)

=>besaran fisika yang menggambarkan tentang seberapa cepat sebuah usaha dilakukan.

         P = W / t 

Keterangan:     W = usaha (joule)

t = waktu (sekon), dan

P = daya (J/s atau watt).