Usaha
Usaha merupakan proses perubahan energi.Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya terhadap suatu benda, merupakan hasil kali antara komponen gaya yang searah perpindahan dengan perpindahannya .
Akibat gaya (F) balok berpindah sejauh (s)
Usaha merupakan proses perubahan energi.Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya terhadap suatu benda, merupakan hasil kali antara komponen gaya yang searah perpindahan dengan perpindahannya .
Akibat gaya (F) balok berpindah sejauh (s)
Jika suatu gaya F menyebabkan
perpindahan sejauh s, maka gaya F melakukan usaha sebesar W, yaitu
Persamaan usaha dapat dirumuskan
sebagai berikut.
W = usaha (joule)
F = gaya yang sejajar dengan
perpindahan (N)
s = perpindahan (m)
Jika
suatu benda melakukan perpindahan sejajar bidang horisontal, namun gaya yang
diberikan membentuk sudut 
terhadap perpindahan, maka besar
usaha yang dikerjakan pada benda adalah :
terhadap perpindahan, maka besar
usaha yang dikerjakan pada benda adalah :
contoh : Dari gambar F-s. Hitung usaha jika massanya
10 kg dan benda berpindah sejauh 16 m.
Usaha adalah besaran skalar , satuannya dapat diturunkan sebagai berikut:
W = F.S
Usaha = satuan gaya x satuan perpindahan
= newton x meter
= Nm
Nm = Joule
jadi satuan dari usaha adalah Joule
1 Joule = Nm = 1 kg m2 /s2
1 Joule = Nm = 1 kg m2 /s2
Usaha dalam teknik sering digunakan : erg, foof-pound ( ft,lb), dan kalori.
1 erg = 10-7 joule
1 ft.lb = 1,355 joule
1 kalori = 4,186 joule
Contoh :
1. Untuk memindahkan benda 10 m memerlukan usaha 250 joule, hitung besar gaya
F yang dilakukan pada benda !
Penyelesaian:
Diketahui : W = 250 joule
S = 10 m
Ditanya
: F ?
Jawab :
W = ( F.cos
).S
250 = F cos 600
. 10
F =
Newton
B. Energi
Energi merupakan kemampuan untuk
melakukan usaha.
1. Sumber energi
Sumber energi dibagi menjadi
sumber energi yang tak terbatas dan sumber energi yang tidak dapat diperbaruhi
atau terbatas
Energi yang tidak dapat diperbaruhi atau terbatas meliputi energi yang bersumber dari bahan fosil yaitu batu
bara, minyak bumi dan gas alam.
Energi yang tak terbatas meliputi energi yang bersumber energi cahaya matahari, angin, energi
gelombang laut, energi panas bumi, energi nuklir dan lain lain.
Sampai saat ini bahan bakar
fosil masih banyak digunakan sebagai sumber energi dengan dasar laju
penggunaanenergi fosil saat ini kemungkinan persediaan minyak umi dan gas alam
akan habis dalam waktu kira-kira 50 tahun, sedangkan batu bara akan habis dalam
waktu 200 tahun.sehingga perlu adanya penghematan energi dan pemanfaatan energi
terbarukan.
Misalnya energi listrik yang bersumber dari energi matahari dengan alat sel
fotovolteik. Saat ini banyak dipasarkan sebagai pemanas air untuk
keperluan mandi. Sedang didesa yang
terpencil digunakan pula sebagai sumber listrik tenaga surya.
2. Perubahan energi
Energi dapat mengalami perubahan dari bentuk energi yang satu menjadi
bentuk energi yang lain.
Contoh : energi listrik menjadi energi panas, energi listrik menjadi energi cahaya , energi
kimia menjadi energi listrik dsb.
3. Energi potensial atau energi tempat.
Energi potensial suatu benda merupakan energi yang dimiliki
oleh benda karena tempat / kedudukannya.
Energi ini tersembunyi dalam banda tetapi jika diberi kesempatan maka
energi ini dapat bermanfaat. Karet ketepel jika diregangkan memiliki energi
potensial.
Bentuk energi yang sering
digunakan adalah energi potensial grafitasi. Energi potensial grafitasi yang
dimiliki benda disebabkan oleh ketinggian terhadap bidang acuan. Dalam
perhitungan, energi potensial grafitasi didefinisikan sebagai hasil kali berat
benda m g dengan ketinggian h dari suatu bidang acuan tertentu.
Energi potensial grafitasi dirumuskan sebagai :
benda bermassa (m) pada ketinggian (h) dari permukaan bumi. Percepatan gravitasi di tempat itu (g), maka energi potensial (Ep) benda pada kedudukan tersebut adalah ….
benda bermassa (m) pada ketinggian (h) dari permukaan bumi. Percepatan gravitasi di tempat itu (g), maka energi potensial (Ep) benda pada kedudukan tersebut adalah ….
Ep = mgh
W =
W = mgh2- mgh1
Keterangan : Ep = Energi
potensial ( joule )
W = Usaha ( joule )
m = massa ( kg )
g = grafitasi ( m/s2 )
h = ketinggian ( m )
Hubungan antara usaha yang dilakukan pada suatu benda dan energi potensial adalah: Usaha yang
dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan perubahan energi
potensial benda itu.
4. Energi Kinetik dan Energi gerak.
Energi kinetik suatu benda merupakan
energi yang dimiliki suatu benda ketika
bergerak. Misalnya: anak panah yang dilepas ari busurnya bergerak dengan
kecepatan tertentu memiliki energi kinetik.
Besarnya energi kinetic benda yang
bergerak sebanding dengan massa benda dan sebanding dengan kuadrat
kecepatannya.
Bola yang massanya (m) bergerak
dengan kecepatannya (V) , energi kinetic (Ek) bola tersebut adalah :
W =
W = ½ mV
-½ mV
Keterangan : Ek = Energi kinetik
( joule )
W = Usaha ( joule )
m = massa ( kg )
v = kecepatan ( m/s )
Hubungan antara usaha yang dilakukan pada suatu benda dan energi kinetik adalah: Usaha yang
dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan perubahan
energi kinetik benda itu.
5. Hukum kekekalan energi mekanik
Dialam semesta ini tidak ada suatu energi yang dapat diciptakan ataupun
dihilangkan. Akan tetapi energi dapat berubah bentuk dari bentuk energi yang
satu ke bentuk lain.
Energi mekanik merupakan jumlah Energi potensial dengan energi kinetic
Energi Mekanik = Energi potensial +
Energi kinetic.
Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa:” jumlah Energi potensial
dengan energi kinetic suatu benda bernilai tetap “atau E p1+E k1
+ E k2.
Tinjauan untuk gerak jatuh.
selama bola bergerak jatuh, ada
pengurangan energi potensial dan ada penambahan energi kinetic.
Berdasarkan Hukum kekekalan energi , maka dapat ditemukan bahwa :
Pengurangan energi potensial = penambahan energi kinetik
Ep1 + Ek1 =
Ep2 + Ek2
mgh1 + ½ mv
= mgh2 + ½ mv
Kaitan
Antara Energi dan Usaha
Teorema
usaha-energi apabila dalam sistem hanya berlaku energi kinetik saja dapat
ditentukan sebagai berikut.
W = F . s
W = m a.s
W = ½ m.2as
Karena v22 = v21
+ 2as dan 2as = v22 – v21
Maka:
W = ½ m (v22
– v21)
W = ½ m v22
– ½ m v21
W = ฮ Ek
Untuk berbagai kasus dengan beberapa
gaya dapat ditentukan resultan gaya sebagai berikut.
.Pada bidang datar
F cos a
– fk . s = ½ m (Vt2 – Vo2)
· Pada bidang miring
6. Daya
Daya yaitu besarnya usaha yang dilakukan oleh suatu gaya tiap satu satuan
waktu.
Secara matematis dituliskan :
P = daya ( joule/sekon = watt )
W = usaha (
joule )
t = waktu (sekon)
Satuan daya dalam SI adalah watt. Satu watt adalah besar daya yang dapat
menimbulkan usaha 1 joule tiap sekon. Dalam kehidupan sehari-hari sering diukur
dalam satuan kilowatt.
1 kw = 1000 watt.
1 kwh = 1000 watt x 3600 detik
= 1000 x 3600 watt
detik
= 3,6 x 106
watt detik
Dalam teknik sering daya diyatakan dalam hp ( horse power atau daya kuda )
Satu hp = 746 Watt. Atau juga ada yang
dibulatkan 1hp = 750 Watt.
Efisiensi Daya
Suatu usaha dalam bentuk
pengubahan energi yang diterima seluruhnya menjadi bentuk energi lain yang
diinginkan tidak pernah ada yang berhasil, karena hasilnya selalu lebih
sedikit. Hal ini disebabkan karena energi lain yang tidak diinginkan timbul
dengan dengan sendirinya.
Dalam pengubahan energi selalu ada energi masukan yang disebut masukan dan
energi yang dikeluarkan disebut keluaran. Perbandingan energi masukan dengan
energi keluaran merupakan harga efisiensi daya atau daya guna ( ยต ), daya guna
ini dinyatakan dalam % yang dinyatakan dalam persamaan:
0 Response to "MATERI USAHA DAYA DAN ENERGI"
Post a Comment