Presentation1 fisika k 1

22
KELOMPOK 1 Kasmawati Nur Hidayah Muh Fiqram Rivaldi Muharram Muh Aldianzah Muh Afandi Warni

Transcript of Presentation1 fisika k 1

Page 1: Presentation1 fisika k 1

KELOMPOK 1

KasmawatiNur HidayahMuh Fiqram

Rivaldi MuharramMuh Aldianzah

Muh AfandiWarni

Page 2: Presentation1 fisika k 1

MATERI USAHA ,ENERGI

&DAYA

Page 3: Presentation1 fisika k 1

1. PENGERTIAN USAHAUsaha adalah besarnya energi yang diberikan oleh suatu

gaya untuk merubah posisi suatu benda sehingga benda tersebut dikatakan bergerak. Dalam ilmu fisika, usaha pada umumnya dilambangkan dengan huruf W, merupakan singkatan dari bahasa Inggris work yang artinya kerja. Secara sederhana, usaha merupakan hasil kali gaya dengan perpindahan. Usaha merupakan besaran skalar namun dapat bernilai positif atau negatif bergantung pada arah gaya dan perpindahan. Jika gaya yang menghasilkan usaha melawan arah gerak atau arah perindahan, maka gaya dikatakan melakukan usaha negatif. Sebaliknya, jika gaya yang melakukan usaha searah dengan arah gerak atau arah perpindahan, maka usaha yang dilakukan adalah usaha positif.

Page 4: Presentation1 fisika k 1

Rumus Dasar Usaha

Dari uraian di atas maka usaha dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu :

Page 5: Presentation1 fisika k 1

Usaha positifUsaha positif merupakan sebuah usaha bernilai positif. Usaha seperti ini dilakukan oleh gaya yang arahnya searah dengan arah perpindahan atau membentuk sudut 0o. Untuk gaya yang searah, maka rumus usaha adalah W = F. s. Contoh usaha positif antara lain seorang anak mendorong meja, usaha mesin mobil saat menghidupkan mobil sehingga memiliki kecepatan, usaha mengangkat buku ke atas dan lain sebagainya.

Contoh :Seorang murid mendorong sebuah meja untuk meluruskan susunannya. Jika ia mendorong meja tersebut dengan gaya 80 N dan meja berpindah sejauh 200 cm, berapakah usaha yang dilakukan murid tersebut ?

PembahasanDik :F = 80 Ns = 200 cm = 0,2 m

W = F . sW = 80 (0,2)W = 16 Joule.

Page 6: Presentation1 fisika k 1

Usaha negatif Usaha negatif merupakan usaha yang dilakukan oleh gaya yang arahnya berlawanan dengan arah perpindahan atau membentuk sudut 180o. Contoh usaha negatif antara lain usaha yang dilakukan oleh rem untuk menghentikan mobil, usaha yang dilakukan gaya gesekan, dan lain sebagainya.

Contoh :Sebuah mobil yang sedang bergerak dengan kecepatan awal v. Bila pada jarak 20 m di depan mobil terdapat lampu merah, tentukan usaha yang dilakukan rem mobil untuk menghentikan mobil. Gaya pengereman yang dibutuhkan adalah 240 N.

Pembahasan :Dik :F = 240 Ns = 20 mKarena gaya yang dilakukan oleh rem berlawanan arah dengan arah gerak atau perpindahan, maka sudut yang dibentuk oleh gaya terhadap perpindahan adalah 180o. Karena cos 180o = -1, maka :

W = - F s.W = - 240 (20)W = - 4800 Joule.

Page 7: Presentation1 fisika k 1

PADA DASARNYA SECARA MATEMATIS, USAHA DAPAT DITULISKAN SEBAGAI

BERIKUT :

W = F cos θ . s = F . s cos θ dengan :

W = usaha (Joule)F = gaya (N)

s = perpindahan (m)θ = sudut yang dibentuk oleh gaya

terhadap perpindahan

Page 8: Presentation1 fisika k 1

USAHA BERGANTUNG PADA BESAR PERPINDAHAN

Seberapa besarpun gaya yang bekerja, jika tidak terjadi perpindahan maka gaya tersebut dikatakan tidak melakukan usaha atau W = 0.

Contoh :Hitunglah besar usaha yang dilakukan oleh Andi jika ia mendorong sebuah lemari yang massanya 40 kg dengan gaya sebesar 60 N. Dengan gaya sebesar itu ternyata lemari tidak berpindah tempat.

Pembahasan Dik :F = 60 Ns = 0maka W = F. s = 60 (0) = 0Jadi Andi tidak melakukan usaha karena lemari tidak berpindah.

Page 9: Presentation1 fisika k 1

Usaha bergantung pada arah dan sudut gaya

Jika gaya yang bekerja membentuk sudut tertentu terhadap arah perpindahan, maka gaya yang melakukan usaha hanya gaya yang searah dengan perpindahan saja. Oleh karena itu, jika gaya yang bekerja membentuk sudut tertentu maka uraikanlah terlebih dahulu gaya tersebut menjadi Fx dan Fy kemudian lihat gaya mana yang searah dengan perpindahan.

Page 10: Presentation1 fisika k 1

Contoh :

Sebuah gaya sebesar 40 N membentuk sudut 37o terhadap sumbu datar x seperti pada gambar di bawah ini. Tentukanlah besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut bila benda berpindah sejauh 2 meter dari posisinya semula.

Pembahasan  :Dik :F = 40 Nθ = 37o

s = 2 m Karena gaya membentuk sudut terhadap perpindahan, maka bila diuraikan terlebih dahulu F menjadi Fx dan Fy seperti di bawah ini, akan jelas terlihat gaya mana yang melakukan usaha.

Page 11: Presentation1 fisika k 1

Dari gambar jelas terlihat bahwa gaya yang sesumbu dengan arah perpindahan adalah Fx dengan begitu sudut anatar gaya Fx dengan perpindahan adalah 0o, sehingga yang melakukan usaha adalah Fx bukan F ataupun Fy. Dengan begitu maka berlaku W = F . s.

W = Fx . s = F cos θ . sW = 40 cos 37o (2)W = 40 (4/5) (2)W = 64 Joule.

Page 12: Presentation1 fisika k 1

Gaya tegak lurus perpindahan, usaha sama dengan nol

Jika gaya yang bekerja pada benda tegak lurus terhadap arah perpindahan, maka usaha yang dilakuakn gaya tersebut adalah nol atau tidak melakukan usaha karena sudut yang terbentuk adalah 90o (cos 90o = 0 sehingga W = 0)

Contoh :Dari contoh soal pada poin kedua di atas, tentukanlah usaha yang dilakukan oleh gaya vertikal.

PembahasanGaya yang bekerja pada arah vertikal atau sumbu y adalah Fy yaitu sebesar F sin 37o. Sekarang perhatikan bahwa sudut yang dibentuk oleh Fy dengan perpindahan (sumbu x) adalah 90o sehingga :

W = Fy . s cos 90o

W = Fy s (0)W = 0

JADI FY TIDAK MELAKUKAN USAHA.

Page 13: Presentation1 fisika k 1

Rumus Dasar Energi

Pada materi usaha dan energienergi yang dimaksud adalah

energi potensialenergi kinetik

energi mekanikBerikut rumus masing-masing

energi :

Page 14: Presentation1 fisika k 1

Energi PotensialEnergi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena faktor ketinggian atau kedudukan benda tersebut.Secara matematis dapat ditulis :(Ep = m g h)

dengan :Ep = energi potensial (J)m = massa (kg)g = gravitasi bumi (m/s2)h = ketinggian (m)

Contoh :

Tentukan energi potensial yang dimiliki oleh sebuah benda bermassa 20 kg yang berada pada ketinggian 20 m di atas tanah.

Pembahasan Dik :m = 20 kgg = 10 m/s2

h = 20 m

Ep = m g hEp = 20 (10) (20)Ep = 4000 Joule

Page 15: Presentation1 fisika k 1

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya. Denagn kata lain, energi kinetik merupakan suatu energi yang dihasilkan ketika suatu benda atau

ojek bergerak dengan kecepatan tertentu. Secara matematis dapat ditulis :

Ek = ½ m v2

dengan :Ek = energi kinetik (J)

m = massa (kg)v = kecepatan (m/s)

Contoh :Jika sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s, berapakah energi

kinetik benda tersebut ?

Pembahasan Dik :

m = 2 kgv = 5 m/s

Ek = ½ m v2

Ek = ½ (2) (25)Ek = 25 Joule

Page 16: Presentation1 fisika k 1

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh suatu benda. Menurut kekekalan energi

mekanik, jumlah nergi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

EM1 = EM2Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

dengan :EM1 = energi mekanik keadaan pertamaEM2 = energi mekanik keadaan kedua

Ep1 = energi potensial keadaan pertamaEp2 = energi potensial keadaan keduaEk1 = energi kinetik keadaan pertamaEk2 = energi kinetik keadaan kedua

Page 17: Presentation1 fisika k 1

Hubungan Energi dan Usaha

Bila dikaitkan dengan energi, usaha merupakan perubahan energi. Usaha dapat berupa perubahan energi potensial ataupun perubahan energi kinetik. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

Page 18: Presentation1 fisika k 1

Hubungan usaha dengan energi potensial :

W = Δ Ep = mg (Δh)

dengan :W = usaha (J)Δ Ep = perubahan energi potensial (J)m = massa benda (kg)g = gravitasi bumi (m/s2)Δh = perubahan ketinggian (m)

Contoh :Sebuah bola bermassa 500 gram dijatuhkan dari atas gedung setinggi 2 m. Tentukan besar usaha selama perpindahan bola tersebut.

Pembahasan Dik :m = 500 g = 0,5 kgΔh = 2 m

W = m g ΔhW = 0,5 (10) (2)W = 10 Joule.

Page 19: Presentation1 fisika k 1

Hubungan usaha dengan energi kinetik :

W = Δ Ek = ½ m (v22 - v12)

dengan : W = usaha (J)Δ Ek = perubahan energi kinetik (J)m = massa benda (kg)v2 = kecepatan akhir benda (m/s)v1 = kecepatan awal benda (m/s)

Contoh :Tentukan esar usaha yang dilakukan oleh mesin terhadap sebuah mobil bermassa 1 ton yang mula-mula diam sehingga bergerak dengan kecepatan 5 m/s.

Pembahasan Dik :v2 = 5 m/sm = 1000 kgv1 = 0

W = ∆EkW = ½. m (v22 - v12)W = ½ (1000) (25 - 0)W = 12.500 Joule

Page 20: Presentation1 fisika k 1

RUMUS DASAR DAYADaya adalah laju energi yang dihantarkan atau besarnya usaha yang dilakukan dalam selang waktu tertentu. Dengan kata lain, daya adalah hasil bagi usaha terhadap waktu yang secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

P = W/t = (F.s) / t = F. v

dengan :P = daya (J/s atau Watt)W = usaha (J)t = waktu (s)F = gaya (N)v = kecepatan (m/s)

Page 21: Presentation1 fisika k 1

Contoh :Tentukan besar daya untuk memindahkan sebuah benda sejauh 200 m dengan kecepatan konstan sebesar 10 m/s dan usaha sebesar 400 Joule.

Pembahasan Dik :s = 200 mv = 10 m/sW = 400 J

P = W/t = F v

Karena waktu tidak diketahui maka kita cari terlebih dahulu waktunya. Berdasarkan GLB diperoleh :t = s/vt = 200/10t = 20 s

P = W/ tP =400/ 20P = 20 J/s

Page 22: Presentation1 fisika k 1

Sekian

&

TERIMA KASIH