GUDANG ILMU

  USAHA, ENERGI DAN DAYA

   

A. USAHA 

 Usaha adalah besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya.

Dalam SI Satuan  usaha   adalah Joule (J)

Usaha dalam sistematis dapat dirumuskan sebagai berikut 

Dimana :
W = Usaha                      satuannya (Joule)
F  = Gaya                        satuannya (Newton)
s  = jarak perpindahan     satuannya  (meter)

Perhatikanlah Gambar berikut ini. Seorang wanita 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. Oleh karena itu, besar usaha yang dilakukan gaya tersebut dinyatakan dengan persamaan :

      

dengan α = sudut antara gaya dan perpindahan benda (derajat).

Contoh Soal 1 Usaha :

Berapakah usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah meja sejauh 10 m dengan berat meja sebesar 500 N.

Penyelesaian : 

Diketahui 

    F = 500 N

    s = 10 m

Ditanya 

    W =  ........  ?

Jawab 

    W = F . s

    W = 500 N . 10 m

    W = 5000 Nm

    W = 5000 J

   W = 5 KJ 

maka usaha yang dilakukan untuk memindahkan meja tersebut adalah 5 KJ 

Contoh Soal 2 Usaha :

Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 100 N sehingga berpindah sejauh 10 m. Jika α = 60° dan gesekan antara balok dan lantai diabaikan, berapakah usaha yang dilakukan gaya itu?

Penyelesaian  :

Diketahui: 

            F = 100 N, s = 10 m, dan α = 60°.

Ditanya :

            W= ......?

Jawab :

            W = F cos α s

            W = (100 N)(cos 60°)(10 m)

            W = (100 N)(1/2)(10 m)

            W = 500 joule.

Contoh Soal 3 Usaha :

Sebuah benda m = 8 kg ditarik dengan gaya 80 N (lihat gambar). Hitunglah Usaha yang dilakukan gaya tersebut untuk memindahkan benda sejauh 4 m adalah ...

Penyelesaian  :

Diketahui: 

            F = 80 N

            s = 4 m             

            α = 60°.

Ditanya :

            W= ......?

Jawab :

W = F cos α s

W = 80 cos (60°). 4

W = (80) (1/2 ) (4)

W = 160 joule

B. ENERGI 

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. kita harus tahu bahwa energi ini sifatnya 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 kinetik

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            satuanya  (Joule)

m = massa                       satuannya  (kg) 

v = kecepatan                   satuannya  (m/s)

    2. Energi potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena ketinggiannya. Secara matematis, energi potensial dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

Ep = energi potensial          satuanya  (Joule)

m = massa                         satuanya  (kg)

g = percepatan gravitasi      satuanya  (m/s²)

h = ketinggian benda           satuanya  (m)

    3. 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:

Em = energi mekanik             satuanya (Joule)

Ep = energi potensial             satuanya (Joule)

Ek = energi kinetik                 satuanya (Joule)

Hubungan antara Usaha dan Energi

Usaha merupakan perubahan energi yang terjadi pada suatu benda, baik perubahan energi kinetik maupun energi potensial. Secara matematis, hubungan antara usaha dan energi dirumuskan sebagai berikut.

C. DAYA

Daya adalah kecepatan untuk melakukan usaha. Istilah lain daya adalah usaha yang dilakukan setiap sekon. 

Secara matematis, daya dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

P = daya                satuanya (Watt);

t = waktu               satuanya (s)

F = gaya                satuanya (N)

s = perpindahan     satuanya (m)

v = kecepatan        satuanya (m/s)

Itulah pembahasan tentang usaha dan energi. selanjutnya akan diberikan contoh soal terkait  energi dan daya.

Klik link materi lain disini :

Materi Ke-1 Besaran dan Satuan 

Materi Ke-2 Besaran Skalar dan Vektor

Materi Ke-3 Pengukuran dan Angka Penting

Materi Ke-4 Pengukuran Jangka Sorong

Materi Ke-5 Pengukuran Micrometer Sekrup

Kembali Ke     SiteMap / Daftar Isi