USAHA ENERGI HUKUM KONSERVASI ENERGI MEKANIK Rina Mirdayanti

USAHA & ENERGI (HUKUM KONSERVASI ENERGI MEKANIK) Rina Mirdayanti, S. Si. , M. Si

PENDAHULUAN • Gaya merupakan besaran yang menentukan sistem gerak benda berdasarkan hukum Newton. Ada beberapa kasus dalam menganalisis suatu sistem gerak benda dengan menggunakan konsep gaya menjadi lebih rumit • Ada alternatif lain untuk memecahkan masalah yaitu dengan menggunakan konsep energi dan momentum. Dalam berbagai kasus umum dua besaran ini terkonservasi atau tetap sehingga dapat diaplikasikan • Hukum kekekalan energi dan momentum banyak dimanfaatkan pada kasus-kasus pada sistem banyak partikel yang melibatkan gaya-gaya yang sulit dideskripsikan

DEFINISI USAHA • Pengertian usaha dalam fisika sangat berbeda dengan definisi usaha dalam istilah sehari-hari • Dalam istilah sehari-hari, sebuah pekerjaan yang ternyata tidak menghasilkan pendapatan, masih tetap sebuah usaha. Kita mengenal ungkapan “namanya juga usaha” atau “kita sudah berusaha, tapi apa daya…” • Usaha dalam fisika tidak sama dengan istilah usaha tersebut

USAHA OLEH GAYA KONSTAN F F q F cos q s Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya pada arah pergeseran dengan panjang pergeseran benda.

N F q f mg Usaha oleh gaya F : Usaha oleh gaya gesek f : Usaha oleh gaya normal N : Usaha oleh gaya berat mg : Usaha total : Mengapa ?

USAHA OLEH GAYA YANG BERUBAH (LEBIH UMUM) Fx Luas = DA =Fx. Dx DW = Fx. Dx Fx xi Dx xf x Fx Usaha xi xf x

DEFINISI ENERGI • Energi merupakan konsep yang sangat penting dalam dunia sains. • Pengertian energi sangat luas sehingga ada yang sulit untuk didefinisikan seperti energi metabolisme, energi nuklir, energi kristal dsb • Secara sederhana energi dapat didefinisikan yaitu kemampuan untuk melakukan kerja

JENIS-JENIS ENERGI DALAM GERAK • Dalam gerak dikenal beberapa jenis energi, energi total dari sebuah benda yang berhubungan dengan gerak disebut energi mekanik (EM) • Energi mekanik terdiri dari beberapa sumber energi: – Energi Kinetik (EK), energi karena gerak benda – Energi Potensial Gravitasi (EP), karena ketinggian – Energi Potensial Pegas, karena pegas

HUBUNGAN USAHA DAN ENERGI

USAHA DAN ENERGI KINETIK Untuk massa tetap : Fx = max Untuk percepatan tetap : Energi kinetik adalah energi yang terkait dengan gerak benda.

USAHA DAN ENERGI KINETIK Dapat disimpulkan bahwa: Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya untuk menggeser benda adalah sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut. Satuan : SI cgs joule (J) erg 1 J = 107 erg

USAHA DAN ENERGI POT. GRAVITASI • Jika kita menjatuhkan sebuah benda dari posisi 1 ke 2 sejauh h: Maka menurut definisi usaha: 1 F=mg 2 h

USAHA DAN ENERGI POT. GRAVITASI Dapat disimpulkan bahwa: Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya untuk menggeser benda adalah sama dengan perubahan energi potensial benda tersebut Satuan : SI cgs joule (J) erg 1 J = 107 erg

HUKUM KONSERVASI ENERGI MEKANIK • Dari dua hubungan usaha dan energi di atas: • Dengan demikian diperoleh hukum konservasi energi mekanik (EM):

ANIMASI HUKUM KONSERVASI ENERGI MEKANIK (1)

ANIMASI HUKUM KONSERVASI ENERGI MEKANIK (2)

ANIMASI HUKUM KONSERVASI ENERGI MEKANIK (3)

DAYA Energi yang ditransfer oleh suatu sistem per satuan waktu Satuan : watt (W) 1 W = 1 J/s

Contoh Kasus: Contoh 1 Balok 2 kg meluncur pada bidang miring dari titik A tanpa kecepatan awal menuju titik B. Jika bidang miring 37 o licin dan jarak AB adalah 5 m, tentukan : N q Usaha yang dilakukan gaya gravitasi dari A ke B q Kecepatan balok di B mgsin 37 A x 37 o mg h. A B Usaha yang dilakukan gaya gravitasi adalah

Pada balok hanya bekerja gaya gravitasi yang termasuk gaya Konservatif sehingga untuk persoalan di atas berlaku Hukum Kekal Energi Menentukan kecepatan balok di titik B dapat pula dicari dengan cara dinamika (Bab II), dengan meninjau semua gaya yang bekerja, kemudian masukkan dalam hukum Newton untuk mencari percepatan, setelah itu cari kecepatan di B.

Contoh 2 m A B C Balok m=2 kg bergerak ke kanan dengan laju 4 m/s kemudian menabrak pegas dengan konstanta pegas k. Jika jarak AB=2 m, BC=0, 5 m dan titik C adalah titik pegas Tertekan maksimum, tentukan q kecepatan balok saat manabrak pegas di B q konstanta pegas k

Penyelesaian : q Gunakan hukum kekal energi untuk titik A sampai B karena energi potensial di A dan di B tidak ada U(A)=U(B)=0 maka kecepatan di B sama dengan kecepatan balok di A, yaitu 4 m/s

q Kecepatan balok di C adalah nol karena di titik C pegas tertekan maksimum sehingga balok berhenti sesaat sebelum bergerak kembali ke tempat semula Gunakan hukum kekal energi untuk titik B sampai C

1. Seutas tali digunakan untuk menarik kotak melintasi lantai sejauh 20, 0 m. Tali ditarik dengan sudut 37, 0 o terhadap lantai, dan bekerja gaya sebesar 628 N. Berapakah usaha yang dilakukan gaya tersebut? 2. Sebuah benda bermassa 5 kg meluncur dari atas bidang miring dengan sudut 30 O. Katakanlah bidang miring memiliki panjang 10 meter. Hitunglah kecepatan benda di titik terrendah pada bidang miring 3. Buah kelapa 4 kg jatuh dari pohon setinggi 12, 5 m. Tentukan kecepatan kelapa saat menyentuh tanah

Terima Kasih