Dik Noviani's Blog: Fisika Dasar "Usaha dan Energi"

Fisika Dasar "Usaha dan Energi"

Posted in 09:44

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Beberapa masalah terkadang lebih sulit dari apa yang terlihat. Seperti anda mencoba untuk mencari laju anak panah yang baru dilepaskan dari anak busurnya. Anada menggunakan hukum Newton dan segala teknik penyelesaian soal yang pernah kita pelajari. Lalu kamu menemukan kesulitan.setelah pemanah melepaskan anak panah, tali busur memberi gaya yang berubah-ubah yang bergantung pada posisi busur. Akibatnya metode sederhana yang kita pelajari tidak cukup untuk menghitungn lajunya. Jangan takut,karena masih ada metode lain untuk menyelesaikan masalah tersebut.

Metode baru yang akan kita lihat itu menggunakan ide kerja dan energi. Kita akan menggunakan konsep energi untuk mempelajari rentang fenomena fisik yangsangat luas. Kita akan mengembangkan konsep kerja dan energi kinetik untuk memahamikonsep umum mengenai energi dan kita akan melihat bagaimana kekekalan energi muncul.

B. Tujuan Pembuatan Makalah

Makalah ini dimaksudkan untuk dapat membantu meningkatkan pemahaman mengenai aplikasi usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari sehingga akan memungkinkan kita dapat lebih mengerti bahwa pelajaran fisika itu bisa di aplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, dan guna memenuhi tugas matakuliah fisika dasar.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Usaha

1. Pengertian Usaha

Dalam kehidupan sehari-hari, pengertian usaha identik dengan kemampuan untuk meraih sesuatu. Misalnya, usaha untuk bisa naik kelas atau usaha untuk mendapatkan nilai yang besar. Namun, apakah pengertian usaha menurutilmuFisika?
Ketika benda didorong ada yang berpindah tempat dan ada pula yang tetap di tempatnya. Ketika kamu mendorong atau menarik suatu benda, berarti kamu telah memberikan gaya pada benda tersebut. Oleh karena itu, usaha sangat dipengaruhi oleh dorongan atau tarikan (gaya). Menurut informasi tersebut, jika setelah didorong benda itu tidak berpindah, gayamu tidak melakukan usaha. Dengan kata lain, usaha juga dipengaruhi oleh perpindahan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa usaha dihasilkan oleh gaya yang dikerjakan pada suatu benda sehingga benda itu berpindah tempat.

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.

Apabila gaya disimbolkan dengan F dan perpindahan dengan s, secara matematis usaha dituliskan dalam persamaan berikut:

W = F s

dengan:
            W = usaha (J)
            F = gaya (N)
            s = perpindahan (m)

Usaha memiliki satuan yang sama dengan energi, yaitu joule. Dengan ketentuan bahwa 1 joule sama dengan besar usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 1 N dengan perpindahan 1 m.

Kita sudah mengetahui usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah horisontal, tetapi bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah vertikal?

F = m g

Memindahkan benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat suatu benda.

W = m g h

W = F s

Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut.

dengan:
            W = usaha (J)
            m = massa (kg)
            g = percepatan gravitasi (N/kg)
            h = perpindahan atau ketinggian (m)

Dari persamaan rumus usaha, dapat dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh suatu gaya:
a. Berbanding lurus dengan besarnya gaya,
b. Berbanding lurus dengan perpindahan benda,
c. Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda.
Jadi, usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan.

2. Aplikasi Usaha Dalam Kehidupan

· Mendorong rumah usaha yang sia-sia. Nilai W = 0 N

· Mendorong mobil mogok, menarik gerobak, memukul orang W ada nilainya.

· Katrol menggunakan keuntungan mekanis (KM)

· Petani mencangkul disawah

Usaha yang dilakuakn oleh gaya tetap ( besar maupun arahnya ) didefenisikan sebagai hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan komponen gaya pada arah perpindahan tersebut.

Contoh :

a. Seseorang menarik kotak pada bidang datar dengan tali membentuk sudut terhadap horizontal

b. Gaya F membentuk sudut terhadap perpindahan

Contoh diatas menunjukkan gaya tarik pada sebuah benda yang terletak pada bidang horizontal hingga benda beerpindah sejauh s sepanjang bidang. Jika gaya tarik tersebut dinyatakan dengan F(contoh(b)) maka gaya F yang membentuk sudut terhadap arah perpindahan benda.

Contoh soal :

Gaya 20 Newton dikerjakan pada balok hingga balok berpindah sejauh 2 meter. Usaha yang dikerjakan gaya F pada balok adalah…

Pembahasan
Diketahui :
Gaya(F)=20N
Perpindahan(s)=2meter
Sudut = 0 (arah gaya sama dengan arah perpindahan atau arah gaya berhimpit dengan arah perpindahan sehingga sudut yang dibentuk oleh gaya dengan perpindahan adalah nol)
Ditanya :Usaha(W)
Jawab :

W=Fs

W=20 Newton.2 meter

W=40 Joule
Catatan :
Jika arah gaya sama dengan arah perpindahan, hitung usaha menggunakan rumus W = F s, tanpa perlu menambahkan cos

B. Energi

1. Pengertian Energi

Energi sering juga disebut dengan tenaga. Dalam kehidupan sehari-hari energi dihubungkan dengan gerak, misal orang yang energik artinya orang yang selalu bergerak tidak pernah diam. “Energi dihubungkan juga dengan kerja. Jadi Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja.”

Dalam Fisika energi dihubungkan dengan gerak, yaitu kemapuan untuk melakukan kerja mekanik. Energi dialam adalah besaran yang kekal, dengan sifat-sifat sebagai berikut :

1. Transformasi energi : energi dapat diubah menjadi energi bentuk lain, tidak dapat hilang misal energi pembakaran berubah menjadi energi penggerak mesin

2. Transfer energi : energi dapat dipindahkan dari suatu benda kebenda lain atau dari sistem ke sistem lain, misal kita memasak air, energi dari api pindah ke air menjadi energi panas, energi panas atau kalor dipindah lagi keuap menjadi energi uap

3. Kerja : energi dapat dipindah ke sistem lain melalui gaya yang menyebabkan pergeseran, yaitu kerja mekanik

4. Energi tidak dapat dibentuk dari nol dan tidak dapat dimusnahkan.

Sumber-sumber energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari misalnya: energi minyak bumi, energi batubara, energi air terjun, energi nuklir dan energi kimia.

2. Macam-macam Energi

§ Energi Potensial. Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh setiap benda.

§ Energi Panas. Energi panas adalah energi yang terdapat pada benda yang menyala atau terbakar.

§ Energi Kimia. Energi kimia adalah energi yang dihasilkan dan disimpan dalam bahan kimia.

§ Energi Mekanik. Energi mekanik adalah energi yang mampu mengerakan benda-benda yang diam

§ Energi Kinetik. Energi kinetik dalah energi yang timbul dari sebuah benda yang bergerak

§ Energi Listrik. Energi yang dihasilkan dari pergerakan ion negatif dan ion positif dalam suatu benda.

§ Energi Cahaya. Energi yang berasal dari sinar atau cahaya suatu benda yang sangat kuat yang dapat digunakan untuk melakukan usaha atau merubah suatu benda

§ Energi Bunyi. Energi bunyi adalah suatu energi yang ditimbulkan oleh suatu bunyi.

§ Energi Nuklir. Energi nuklir adalah energi yang muncul akibat reaksi fisi dan reaksi fusi yang terjadi dalam suatu atom. dll

3. Energi Kinetik

Energi kinetik dalah energi yang timbul dari sebuah benda yang bergerak.Sebuah benda yang bermassa m dan bergerak dengan laju v, mempunyai energi kinetik sebesar Ek dengan kata lain , energi kinetik suatu benda adalah energi yang dipunyai benda yang bergerak. Berarti setiap benda yang bergerak, mempunyai energi kinetik Ek, secara matematis, energi kinetik dapat ditulis sebagai:

Fs = ½ mv²

Ek = Fs

Dimana :

m = massa benda (kg)

v = laju benda (m/s)

Ek = energi kinetik (joule)

Contoh soal :

Berapa energy kinetik sebuah bola yang bermassa 2 kg jika bergerak dengan kecepatan 10 m/s?

Penyelesaian :

Diketahui : m = 2 kg

V = 10 m/s

Ditanya : Ek = …?

Jawab :

Ek = ½ mv² = ½ x 2 x (10)² = 100 J

4. Energi Potensial

Energy potensial merupakan energy yang dimiliki oleh benda karena keadaan atau kedudukannya. Adanya energy potensial tersebut disebabkan karena pengaruh gaya konservatif.

Energy yang dimiliki oleh air danau ataupun benda-benda lain yang kedudukannya lebih tinggi disebut energy potensial gravitasi.

Energy yang dimiliki pada pegas, karet, ketapel dan busur panah memiliki tenaga kepegasan disebut energy potensial gas.

usaha yang diperlukan F untuk mengangkat benda(ke atas dinyatakan positif ) sampai ketinggian h adalah;

Ketika sebuah benda bermassa m jatuh ke bawah, berarti padanya ada gaya sebesar mg 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 relatif terhadap tanah.

5. Penerapan Energi Mekanik dalam Kehidupan Sehari-hari

a. Ayunan bandul jam

b. Roller coaster

c. Lompat galah

d. Pistol mainan

e. Bioenergi sebagai Energi Alternatif

f. Pengolahan Limbah Peternakan Sapi Menjadi Biogas

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Usaha merupakan hasil kali antara gaya yang bekerja dengan perpindahan yang dialami oleh benda. Satuan usaha dalam SI adalah joule (J). Energi menyatakan kemampuan untuk melakukan usaha.Energi yang dimiliki oleh benda-benda yang bergerak disebut energi kinetik,sedangkan energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya disebut energi potensial.

B. SARAN

Bagi pembaca disarankan untuk makalah ini dapat dijadikan sebagai media pembelajaran dalam rangka peningkatan pemahaman tentang usaha dan energi. Dan bagi penulis-penulis lain diharapkan agar karya tulis ini dapat dikembangan lebih lanjut guna menyempurnakan makalah yang telah dibuat sebelumnya.