USAHA DAN ENERGI

Usaha

Usaha adalah suatu kegiatan untuk mencapai kegiatan tertentu. Untuk mengetahui berapa besarnya usaha, maka perlu adanya bantuan rumus. Besarnya rumus usaha yaitu:

W = F x s

dimana:

W = usaha (J)

F = gaya (N)

s = perpindahan (m)

Contoh :

Seseorang mendorong benda dengan gaya F sebesar 450 N. Apabila benda tersebut bergeser sejauh S = 20 meter, maka berapa besarnya usaha yang dilakukan?

Jawab
Diketahui F = 450 N

s = 20 M

Ditanyakan W = .....?

Penyelesaian :

W = F x s
= 450 N x 20 m
= 9.000 J = 9 KJ

Energi
Pengertian
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha.
Satuan energi menurut Sistem Internasional (SI) adalah Joule (J). Satuan Energi yang lain adalah Erg, Kalori dan kWh.

Bentuk-Bentuk Energi
Bentuk-bentuk energi adalah sebagai berikut :
- Energi Listrik adalah Energi yang berasal dari arus listrik
Contoh : Aki dan Baterai
- Energi Kalor adalah energi yang tercipta dari bahan yang bisa menghasilkan panas
Contoh : Energi Matahari, Energi panas Bumi
- Energi Kimia adalah energi yang tersimpan dalam zat
Contoh : Energi dalam zat makanan
- Energi cahaya adalah energi yang diperoleh dari benda yang menghasilkan cahaya
contoh : Api dan lampu
- Energi Bunyi adalah energi yang dihasilkan dari benda yang bergetar
contoh :
- Energi Pegas adalah energi yang berasal dari benda yang elastis
contoh : Per, busur panah
- Energi Mekanika adalah Energi yang dimiliki oleh benda karena sifat geraknya.
Energi Mekanik dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Energi Potensial Energi Potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena
ketinggiannya.
Energi potensial benda bergantung pada massa benda (m), percepatan gravitasi bumi (g) dan
ketinggian benda tersebut (h). secara matematis dirumuskan :

Ep = m x g x h
dimana
Ep = energi potensial satuannya Joule (J)
m = Massa benda satuannya Kilogram (Kg) g = percepatan gravitasi bum satuannya m/s-2 h = ketinggian benda satuannya meter (m)

Contoh :
Buah mangga tergantung pada tangkainya pada ketinggian 4 m, Jika massa mangga 1 Kg
dan Percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s-2, Tentukan energi potensial mangga itu!
Jawab :
Diketahui h = 4 M m = 1 Kg g = 10 m/s-2 Ditanyakan Ep = .....?

Penyelesaian :
Ep = m x g x h
= 1 kg x 10 m/s-2 x 4 m
= 40 joule
2. Energi Kinetik
Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kecepatannya.
Energi kinetik benda bergantung pada massa (m) dan kecepatan benda (v) tersebut.
Secara matematis dirumuskan :

Contoh :
Sebuah mobil yang massanya 1000 kg bergerak dengan 15 m/s2. Berapakah energi kinetik
yang dimiliki mobil tersebut?

Jawab :
Diketahui m = 1000 Kg
v = 15 m/s2
Ditanyakan Ek = .....?

Penyelesaian :
Ek = 1/2 x m x v2
= 1/2 x 1000 kg x (15 m/s2)2
= 112.500 J

Hukum Kekekalan Energi
Dalam ilmu fisika, hukum kekekalan energi menyatakan bahwa jumlah energi dari sebuah sistem tertutup itu tidak berubah—ia akan tetap sama. Energi tersebut tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan; namun ia dapat berubah dari satu bentukenergi ke bentuk energi lain

Pesawat Sederhana

Pesawat Sederhana dibedakan menjadi tiga yaitu :

Tuas

Titik A pada Gambar di atas disebut titik kuasa dimana tempat melakukan usaha, titik B disebut titik tumpu dimana tempat pesawat bertumpu dan dan titik C disebut titik beban dimana beban ditempatkan. Jarak kuasa ke titik tumpu (jarak AB) disebut lengan kuasa (lk). Jarak titik beban ke titik tumpu (jarak BC) disebut lengan beban (lb). Massa kuasa adalah mA dan massa beban adalah mB. Massa beban dan massa kuasa berbanding terbalik dengan panjang lengan masing-masing.

Berdasarkan titik tumpunya, tuas dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu:
a. Tuas Golongan satu
Letak titik tumpu tuas jenis ini berada di antara titik beban dan titik kuasa,

Contoh tuas jenis pertama, yaitu menggeser batu dengan pengungkit, tang dan gunting.
b. Tuas Golongan Dua Pada tuas jenis kedua, titik beban berada di antara titik tumpu dan titik kuasa,

Contohnya, pembuka tutup botol dan gerobak dorong.
c. Tuas Golongan tiga
Pada tuas jenis ketiga, titik kuasa berada di antara titik tumpu dan titik beban,

Tuas jenis ketiga dijumpai pada mengambil tanah dengan sekop, staples, penjepit kue dan
pinset.
Katrol

Katrol adalah roda beralur dengan sebuah tali atau rantai yang lewat pada alur itu. Katrol berfungsi untuk memudahkan kita dalam melakukan kerja. Katrol bebas dikaitkan pada beban yang hendak diangkat. Tidak seperti katrol tetap, katrol bebas melipatkan gayaMacam-macam Katrola. Katrol Tetap

Keuntungan mekanis katrol tetap dapat dicari dengan membandingkan antara beban yang diangkat dengan kuasa. Jika gesekan antara tali dan katrol diabaikan maka keuntungan mekanis katrol tetap dapat dituliskan sebagai berikut.

b. Katrol Bergerak

Keuntungan mekanis pada katrol bergerak adalah sebagai berikut.

Jadi keuntungan mekanis (KM) Katrol bergerak adalah 2

C. Katrol Ganda

Pada gambar tersebut di atas jumlah tali yang menghubungkan katrol bergerak ada 4. Dengan demikian, keuntungan mekanis katrol tersebut adalah 4. Keuntungan mekanis dari katrol berganda dirumuskan :

Keterangan:
x : banyak tali
n : banyak katrol bergerak
ContohPak Rudi menimba air di sumur dengan menggunakan katrol tetap. Jika berat ember dan air 80 N, berapakah gaya tarik yang dikerjakan Pak Rudi?

Jawab:Diketahui W = 80 N
Ditanyakan F = ...?

Penyelesaian :
Keuntungan Mekanis Katrol tetap adalah 1, maka
Bidang Miring
Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang terdiri dari permukaan miring.

Rumus Bidang MiringRumus bidang miring dibentuk dari perpaduan antara gaya kuasa, berat benda, tinggi, dan panjang bidang miring. Perhatikan skema berikut:

Secara matematis, rumus bidang miring yaitu:

Fk x s = W x h

Dengan:
- Fk = Gaya kuasa (N)
- s = Panjang bidang miring (m)
- W = Berat benda (N)
- h = Tinggi bidang miring (m)
Selain itu, keuntungan mekanik bidang miring dirumuskan:

Keuntungan Mekanik = W / F = s / h

Contoh Bidang Miring