Usaha dan Energi Belajar Fisika

Sunday, May 14, 2017

Pada bab ini akan bahas tentang usaha, hal-hal yang dapat membangkitkan usaha, dan usaha yang berkaitan dengan perubahan energi. Usaha yang dilakukan sama dengan perubahan energi kinetik. Di samping energi kinetik terdapat energi potensial. Energi kinetik dan energi potensial membentuk energi mekanik. Energi mekanik akan kekal pada sistem yang konservatif, kita mengenalnya sebagai hukum kekekalan energi mekanik. Dengan menggunakan hukum kekekalan mekanik ini kita dapat menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari.

A. Usaha

Apakah usaha itu? Kita sering mendengar istilah usaha, misalnya Tuti melakukan usaha yang besar agar lulus ujian. Usaha yang dilakukan Rudi untuk mendorong lemari 5 Joule. Ternyata pengertian usaha dalam Fisika berbeda dengan usaha yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Usaha dapat ditimbulkan oleh gaya yang konstan, dan juga gaya yang tidak konstan.

1) Usaha oleh Gaya Konstan.

Apabila pergeseran tidak searah dengan arah maka yang akan kita gunakan adalah komponen gaya pada arah pergeseran. Masih ingatkah kalian tentang perkalian antara dua buah vektor? Gaya adalah besaran vektor dan pergeseran juga besaran vektor, akan tetapi usaha adalah besaran skalar. Usaha adalah perkalian saklar antara vektor dengan vektor pergeseran. Usaha akan maksimal bila memiliki arah yang sama dengan pergeseran, usaha akan nol (0) bila gaya yang dikerahkan tegak lurus dengan pergeseran. Sebagai contoh pada kasus Toni mendorong balok, karena pergeseran searah dengan maka besarnya usaha adalah besar dikalikan besar pergeseran s

2) Usaha oleh Gaya Tidak Konstan.

Pada pembelajaran yang lalu kita telah membahas usaha yang dilakukan oleh gaya yang besar dan arahnya konstan. Sekarang, bagaimana kalau gaya yang bekerja pada suatu benda tidak konstan tetapi tergantung pada posisi?

Contoh gaya yang bekerja tergantung pada posisi adalah gaya pegas, gaya gravitasi antarplanet, gaya listrik antara dua buah benda bermuatan, dan sebagainya. menunjukkan grafik gaya terhadap posisi. Kita bisa membagi jarak dari x1 sampai x2 menjadi selang yang kecil-kecil.

Bila tiap selang gaya yang berubah terhadap posisi cukup kecil dapat kita anggap sebagai sederetan gaya-gaya konstan. Usaha yang dilakukan pada tiap selang adalah luas segiempat di bawah gaya. Jadi, usaha total adalah jumlah seluruh luasan segiempat. Seperti yang dapat dilihat pada Gambar (4.2a) dan (42.b). Dengan demikian kita dapat mengatakan usaha yang dilakukan oleh gaya adalah perubahan yaitu luas di bawah kurva F(x) terhadap x.

B. Energi.

Kita akan mempelajari energi kinetik yaitu tenaga karena gerakannya,dan juga energi potensial yaitu tenaga karena konfigurasinya. Kita juga akan mempelajari hukum kekekalan tenaga, serta bagaimana energi potensial berubah menjadi energi kinetik dan sebaliknya.

1) Energi Kinetik

Mari kita tinjau sebuah benda yang mendapat gaya sebesar F yang konstan. Benda tadi akan mendapat percepatan sebesar F/m yang konstan dengan arah sama dengan arah gaya. Pada gerak dengan percepatan konstan maka percepatan rataKewirausahaan : Semangat Inovatif & Kreatif 90 Fisika SMA/MA XI ratanya sama dengan percepatan sesaatnya. Bila arah gaya kita misalkan pada arah x dan saat t = 0 posisinya adalah 0 (x = 0) dan selama t detik kecepatannya berubah dari o menjadi v maka percepatannya bisa kita tuliskan sebagai

Gaya yang bekerja pada suatu benda mungkin tidak hanya satu, bisa 2 atau 3 gaya bekerja pada benda yang sama. Usaha total yang dilakukan adalah usaha karena seluruh gaya yang bekerja pada benda atau resultan gaya atau gaya netto yang bekerja pada benda. Persamaan (5) berlaku dengan F adalah gaya total. Dengan demikian dari persamaan (5) di atas bisa kita katakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya netto yang bekerja pada benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut. Satuan energi kinetik sama dengan satuan usaha yaitu Joule.

2) Energi Potensial

A. Energi potensial Pegas

Dimana ketika Anda menarik suatu benda yang elastis, benda tersebut akan menambah panjang. Lalu, setelah itu kembalikan benda yang Anda tarik, jika benda tersebut kembali pada bentuk awal maka itulah yang dimaksud dengan energi potensial jenis pegas. Hal tersebut dapat dilihat dari kemampuan pegas yang dimiliki benda yang Anda gunakan tersebut.

Contoh beberapa benda yang dapat menghasilkan energi potensial dengan kemampuan pegas antara lain yaitu katapel dan juga panah. Pada katapel, Anda dapat menarik karetnya yang dapat melar lalu melepasnya kembali. Setelah melepaskannya, karet akan kembali pada posisi semula. Sedangkan karet yang dilepaskan tersebut dapat menghasilkan tekanan yang mendorong suatu benda. Jika di tengah karet diselipkan batu, ketika dilepaskan batu akan terlempar akibat kemampuan pegas yang dimiliki oleh karet katapel tersebut.

Tag : fisika