USAHA, ENERGI, DAN DAYA
USAHA
Pengertian Usaha
Dalam fisika, usaha adalah suatu jumlah gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda itu berpindah atau bergerak. Kita dapat mendefinisikan usaha sebagai aktivitas yang melibatkan gerakan dan gaya dalam arah gaya.
Rumus Usaha
Ketika kita menendang bola, kita mengerahkan gaya eksternal (F) dan karena gaya ini (tendangan), bola bergerak ke jarak tertentu. Bergeraknya bola dari posisi A ke B dikenal sebagai perpindahan (s). Usaha ini dikatakan selesai dan dapat dihitung sebagai :
Dimana,
W = Joule
F = Gaya
s = Jarak/Perpindahan
Satuan Usaha
Jika sebuah gaya 5 Newton diberikan pada sebuah benda dan benda tersebut bergerak sejauh 2 meter, usaha yang dilakukan adalah 10 Newton meter (Nm). Newton meter dalam istilahnya adalah Joule dan itu adalah satuan dari Usaha.
Contoh Soal Usaha
Sebuah benda ditarik mendatar melintasi permukaan dengan gaya 100 N yang bekerja sejajar dengan permukaan. Hitunglah besar usaha yang dilakukan oleh gaya dalam menggerakkan benda sejauh 8 meter.
Diketahui :
F = 100 N
s = 8 m
Mencari Usaha (W) :
W = F . s
W = 100(8) = 800 Joule
Jadi, Usahanya adalah 800 Joule.
ENERGI
Pengertian Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Semua bentuk energi adalah kinetik atau potensial. Energi yang bergerak dikenal sebagai Energi Kinetik sedangkan Energi Potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda dan diukur dengan jumlah usaha yang dilakukan. Dan ada satu lagi, yaitu Energi Mekanik adalah jumlah dari energi Kinetik dan energi Potensial.
Jenis-Jenis Energi
- Energi mekanik
- Energi gelombang mekanik
- Energi kimia
- Energi listrik
- Energi magnetik
- Energi pancaran
- Energi nuklir
- Energi ionisasi
- Energi elastis
- Energi gravitasi
- Energi termal
- Energi panas
Rumus Energi
Dimana,
Ep = Energi Potensial (Joule)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian (meter)
Dimana,
Ek = Energi Kinetik (Joule)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Satuan Energi
Satuan SI untuk energi adalah joule (J), sama dengan satuan usaha. Dijadikan satuan joule (J) oleh James Prescott Joule.
Contoh Soal Energi
Contoh 1 : Terdapat buah durian yang masih menggantung di pohon bermassa 3 kg. Jika pohon kelapa tersebut memiliki ketinggian 12 meter. Hitunglah energi potensial pada buah durian tersebut! (g = 10 m/s²)
Pembahasan :
Diketahui :
m = 3 kg
g = 10 m/s²
h = 12 meter
Mencari energi potensial :
Ep = mgh
Ep = (3)(10)(12)
Ep = 360 Joule
Jadi, energi potensial yang dihasilkan sebesar 360 Joule.
Contoh 2 : Sebuah benda bermassa 200 kg bergerak dengan kecepatan 30 m/s. Hitung berapa energi kinetik yang dihasilkan dari benda tersebut!
Pembahasan :
DIketahui :
m = 200 kg
v = 30 m/s
Mencari energi kinetik :
Ek = (1/2)m.v²
Ek = (1/2)(200)(30)²
Ek = (100)(900)
Ek = 90.000 Joule
Ek = 90 kJ
Jadi, energi kinetiknya adalah 90 kJ atau 90.000 Joule.
Contoh 3 : Buah jambu dengan massa 200 gram jatuh dari pohon dengan ketinggian 20 meter. Apabila besar percepatan gravitasi adalah 10 m/s², berapa energi mekaniknya!
Pembahasan :
Diketahui :
m = 200 gram (0,2 kg)
g = 10 m/s²
h = 20 meter
Mencari energi potensial :
Ep = mgh
Ep = (0,2)(10)(20)
Ep = 40 J
Untuk energi kinetik tidak diketahui kecepatannya, maka energi kinetik bernilai nol (0) Joule.
Mencari energi mekanik :
Em = Ep + Ek
Em = 40 + 0
Em = 40 Joule
Jadi, energi mekanik yang dihasilkan sebesar 40 Joule.
DAYA
Pengertian Daya
Dapat didefinisikan daya adalah laju melakukan suatu usaha. Ini adalah jumlah energi yang dikonsumsi per satuan waktu.
Rumus Daya
Daya dapat dihitung dengan membagi usaha yang dilakukan dengan waktu.
Dimana,
P = Daya (Watt)
W = Usaha (Joule)
t = Waktu (s)
Satuan Daya
Karena daya tidak memiliki arah, itu adalah besaran skalar. Satuan SI untuk daya adalah Joule per detik (J/s), atau biasa disebut Watt. Watt dapat didefinisikan sebagai daya yang diperlukan untuk melakukan satu joule usaha dalam satu detik. Watt dijadikan satuan oleh So James Watt, pengembang mesin uap.
Contoh Soal Daya
Seseorang bermassa 30 kg memanjat pohon jati sampai ketinggian 6 meter selama 18 detik. Daya yang dibutuhkan orang tersebut supaya dapat memanjat pohon jati adalah… (g = 10 m/s²)
Pembahasan :
Diketahui :
m = 30 kg
h = 6 meter
t = 18 sekon
g = 10 m/s²
Ingat! Kita cari terlebih dahulu Usahanya dengan menggunakan rumus energi potensial, karena perpindahannya menggunakan ketinggian (h).
Ep = W
W = mgh
W = (30)(10)(6)
W = 1.800 Joule
Mencari Daya :
P = W/t
P = 1.800/18
P = 100 Watt
Jadi, daya yang dihasilkan adalah 100 Watt.
Komentar
Posting Komentar