Usaha dan Energi- Rumus Usaha, Energi Kinetik dan Energi Potensial

Materi.id| Usaha dan Energi|Hai sahabat MateriID, kali ini kita akan membahas tentang apa itu usaha dan energi, lalu bagaimana rumus usaha dan energi baik energi potensial dan energi kinetik serta bagaimana bunyi hukum kekekalan energi mekanik. Jika kita mendengar kata usaha mungkin yang ada dalam benak kita pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari yaitu kegiatan yang dilakukan oleh manusia untuk mendapatkan penghasilan. Namun pengertian ini adalah bukan yang kita harapkan dalam fisika. Usaha dalam fisika memiiki pengertian yang berbeda namun memiliki kesamaan yaitu salah satu kegiatan yang dilakukan oleh manusia. Lalu apa itu usaha menurut fisika?

Pengertian Usaha dan Energi

Usaha adalah kegiatan yang dilakukan oleh manusia sehingga menyebabkan suatu benda berpindah kedudukan oleh karena gaya yang diberikan. Terdapat dua persyaratan usaha dalam fisika, persyaratan tersebut adalah benda harus mengalami perubahan kedudukan atau posisi. Yang kedua adalah terdapat gaya yang searah dengan perpindahannya. Ketika benda tersebut mengalami perubahan posisi maka akan timbul kecepatan dan percepatannya. Dan perlu kita ingat bahwa Usaha dan Energi adalah salah satu contoh dari besaran Vektor sehingga aturan dalam besaran vektor juga berlaku pada materi ini. Sebelum lebih jauh lagi kita membahas tentang usaha dan energi, ada beberapa materi yang seharusnya sudah anda pahami dan kuasai. Beberapa konsep dasar materi tersebut antara lain:

Dalam fisika, usaha di notasikan atau disimbolkan dengan huruf W yang merupakan singkatan dalam bahasa Inggris Work yang juga memiliki arti kerja. Satuan dari usaha adalah Joule yang memiliki arti besarnya energi yang dibutuhkan untuk mengubah kedudukan suatu benda sebesar 1 meter.

Untuk memahami lebih lanjut perhatikan ilustrasi berikut ini mengenai usaha dan energi.

Usaha dan Energi

Usaha dan Energi

Perhatikan gambar di atas, jika orang tersebut sedang mendorong sebuah tembok apakah dia sedang melakukan usaha? Ingat persyaratan usaha dalam fisika harus memiliki dua syarat yaitu berubah kedudukan dan memiliki gaya yang searah dengan perpindahan. Jika kedua hal tersebut tidak ditemukan maka dapat dipastika usaha yang dilakukan adalah nol.

Rumus Usaha

Usaha dan Energi adalah materi fisika kelas XI (11) Semester 1. Rumus dari usaha adalah sebagai berikut:

Rumus Usaha dan Energi

Perhatikan pada persamaan di atas, jika gaya yang bekerja pada benda tersebut membentuk sudut maka kita harus menguraikan gaya tersebut searah dengan perpindahannya. Maka gaya F yang kita gunakan adalah F cos θ Sehingga rumusnya menjadi

W = F. s

w = F cos θ . s

dimana

W = Usaha yang dilakukan (Joule/ j)

F = Gaya (Newton/ n)

s = Perpindahan (meter/ m)

Terdapat dua jenis usaha yang terdapat dalam fisika. Nilai usaha dapat bernilai positif dan usaha bernilai negatif. Kapan usaha bernilai positif dan kapan nilai usaha bernilai negatif? Usaha bernilai positif jika gaya yang dilakukan oleh suatu benda tersebut searah dengan perpindahan benda tersebut dan sebaliknya usaha bernilai negatif jika gaya yang bekerja berlawanan dengan perpindahan benda tersebut.

Bagaimana mudahkan memahami pengertian usaha dan rumus usaha dalam fisika? Lalu bagaimana dengan energi?

Rumus Energi

Dalam fisika, energi adalah konsep penting yang harus kita pelajari. Materi ini sudah diberikan sejak duduk di bangku sekolah dasar hingga perguruan tinggi. Energi dalam fisika didefisinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Terdapat dua energi yang akan kita pelajari yaitu terkait dengan benda bergerak yaitu energi kinetik dan energi karena memiliki kedudukan atau ketinggian yaitu energi potensial.

Energi Kinetik

Sudah saya jelaskan di atas bahwa energi kinetik berkaitan dengan objek yang bergerak. Sudah dipastikan jika suatu benda bergerak dengan kecepatan v memiliki energi kinetik. Dalam memahami energi kinetik ada beberapa materi yang harus anda kuasai diantaranya:

Penurunan Rumus Energi Kinetik

Perlu di ingat bahwa besaran dan persamaan pada gerak luurs dan hukum newton berlaku dalam mencari atau menurunkan persamaan atau rumus energi kinetik. Coba ingat kembali ketika benda dari kecepatan awal v1 kemudian kecepatan berubah menjadi v2 maka berlaku

V2 = V1 + a t dan  s = v1.t + 1/2 a.t^2

Dari dua persamaan di atas maka didapatkan persamaan berikut ini:

Penurunan Rumus Energi Kinetik

Perlu di ingat rumus usaha adalah W = F . S diman F = ma sehingga

Penurunan rumus usaha dan energi kinetik

Besaran 1/2 m v^2 adalah Energi kinetik suatu benda sehingga rumus dari energi kinetik adalah

Rumus Energi Kinetik

Energi Potensial

Sudah dijabarkan sebelumnya jika energi kinetik suatu benda berkaitan dengan benda yang bergerak, namun energi potensial berkaitan dengan posisi atau kedudukan, bentuk dan susunannya. Energi potensial kali ini yang akan kita pelajari adalah energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukannya serta dipengaruhui oleh gaya gravitasi bumi.

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukan atau ketinggiannya.

Apabila percepatan gravitasi bumi g, maka gaya berat yang diperlukan untuk mengangkat benda adalah F = W = mg. Sehingga usaha yang diperlukan untuk mengangkat benda setinggi h adalah:
W= F.h
W= m.g.h
Dengan demikian, benda yang berada pada ketinggian h mempunyai potensi untuk melakukan usaha sebesar
W = m.g.h. Dikatakan benda tersebut mempunyai energi potensial gravitasi, yang besarnya:

Ep = m. g. h

dimana
Ep = Energi potensial (J)

m = Massa (kg)

g = Percepatan grafitasi bumi (m/s^2)

h = Ketinggian (m)

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki suatu benda karena bergerak dan memiliki potensial. Energi mekanik adalah jumlah enegri potensial yang dimiliki benda tersebut dan energi kinetiknya.

Persamaan energi Mekanik dinotasikan sebagai berikut ini:

EM = EP + EK

dimana

EM = Energi Mekanik (J0

EP = Energi potensial (J)

Ek = Energi Kinetik (J)

Jumlah energi total yang dimiliki oleh seuatu benda adalah nilainya tetap atau konstant, ini berkaitan dengan hukum kekekalan energi yaitu energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnaahkan. Energi hanya berubah bentuk dari energi satu ke energi lainnya. Begitu juga energi mekanik, energi mekanik sebelum dan sesudah suatu kejadian adalah bernilai tetap atau yang dikenal dengan hukum kekekalan energi mekanik.

Contoh Soal dan Pembahasan Usaha dan Energi

Berikut ini contoh soal dan pembahasan tentang usaha dan energi

Soal Usaha 1

Sebuah balok bermassa 5 kg di atas lantai licin ditarik gaya 4 N membentuk sudut 60° terhadap bidang horizontal. Jika balok berpindah sejauh 2 m, tentukan usaha yang dilakukan!

Penyelesaian:
Diketahui: m = 5 kg
F = 4 N
s = 2 m
Ditanyakan: W = . . .?
Jawab:
W = F . s . cos α
W = 4 . 2 . cos 60°
W = 4 joule

Soal Usaha dan Energi 2

Gaya sebesar 25 N membentuk sudut 60° pada bidang horizontal bekerja terhadap benda sehingga benda berpindah sejauh 10 m. Hitunglah usaha yang dilakukan gaya tersebut!
Diketahui : F = 25 N
θ = 60°
s = 10 m
Ditanyakan : W = …?
Jawab :
W = F cos θ · s
= 25 · cos 60° · 10
= 25 ·1/2· 10
= 125 J
Jadi, besarnya usaha yang dilakukan adalah 125 J.

Soal Energi Kinetik

Seekor burung terbang dengan kelajuan 25 m/s. Bila massa
burung tersebut adalah 200 gram, maka hitunglah energi kinetik
yang dimiliki burung?
Diketahui : v = 25 m/s
m = 200 g = 0,2 kg
Ditanyakan : Ek = …. ?
Jawab :
Ek = 1/2mv2
= 1/2 0.2 25^2
= 62,5 J

Demikianlah pembahasan lengkap mengenai usaha dan energi, rumus energi kinetik dan energi potensial serta energi mekanik dan hukum kekekalan energi mekanik. Silahkan anda bagikan pengetahuan ini kepada yang lainnya.

No Responses

Leave a Reply