USAHA DAN ENERGI
Dalam fisika, seseorang dikatakan melakukan usaha (kerja) jika ia
memberi gaya F pada sebuah benda sehingga benda tersebut berpindah
posisi sejauh s. Pada saat itu benda dikatakan mendapat usaha.
W = F x s
= (F cos ) s
W = F s cos
Keterangan:
W = usaha yang dilakukan (J)
s = perpindahan benda (m)
F = gaya yang bekerja (N)
= sudut antara gaya dengan perpindahan
A. Energi Potensial
Energi dapat
didefinisikan sebagai kemampuan melakukan usaha. Benda-benda dapat
memiliki `kemampuan melakukan usaha` setelah pada benda diberikan usaha.
Benda –benda ini disebut memiliki energi potensial, yaitu energi yang
dimiliki benda karena kedudukan atau posisinya. Energi potensial yang
akan diterangkan di sini adalah energi potensial gravitasi. Ketika
sebuah benda bermassa m jatuh ke bawah, berarti padanya ada gaya sebesar
sehingga benda berpindah sejauh h, maka usaha yang dilakukan gaya pada benda adalah :
W = F s
W = (mg) h
Dengan demikian pada ketinggian h, benda mempunyai kemampuan melakukan
usaha sebesar `mgh`, atau dikatakan benda tersebut mempunyai energi
potensial gravitasi sebesar :
Ep = m g h
Percepatan gravitasi (medan gravitasi) di tempat yang dekat permukaan
bumi dianggap sama, g = 10 m/s2. Untuk daerah dimana percepatan
gravitasi sudah berubah dengan harga cukup besar, maka benda bermassa m
yang berada pada jarak r dari pusat bumi mempunyai energi potensial
gravitasi :
Ep = - G
B. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda yang sedang bergerak.
Benda yang bermassa m dan sedang bergerak dengan kecepatan v, memiliki
energi kinetik Ek sebesar :
EK = m v2
. Energi Kinetik dan Usaha
Jika kita melakukan usaha pada suatu benda, maka artinya kita memberikan
energi pada benda tersebut. Dengan demikian energi pada benda tersebut
akan bertambah.
W = F s
W = (m a) s
Ingat: v22 = v12 + 2as → as = v22 - v12
W = m ( v22 - v12 )
W = m v22 -m v12
W = Ek2 – Ek1
Usaha yang diterima benda = perubahan energi kinetiknya.
W = ∆ Ek
D. Energi Mekanik
Total usaha yang bekerja pada sebuah benda dapat berupa usaha oleh gaya konservatifWk dan usaha oleh gaya nonkonservatifWnk.
Wtot = Wk +Wnk = ∆Ek
atau
−∆U +Wnk = ∆Ek (18)
Besaran energi potensial ditambah energi kinetik disebut sebagai energi mekanik
Em = U + Ek, sehingga kita dapatkan ∆Em = ∆(U + Ek) = Wnk
Perubahan energi mekanik pada suatu benda sama dengan usaha yang
dilakukan oleh gaya nonkonservatif pada benda tersebut. Untuk kasus di
hanya ada gaya konservatif yang bekerja pada suatu benda, maka
perubahan energi mekanik benda sama dengan nol, dan energi mekaniknya
tetap.
E. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Jumlah energi potensial dengan energi kinetik disebut dengan energi mekanik.
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
Dengan demikian bisa disimpulkan bahwa selama benda bergerak, energi mekanik (Em) yang dimiliki benda tidak berubah (tetap).
Em = Ep + Ek
Inilah yang disebut dengan hukum kekekalan energi mekanik. Hukum
kekekalan energi mekanik ini berlaku umum selama tidak ada gaya luar
yang bekerja pada benda.
Em = konstan
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
0 komentar:
Posting Komentar