Your SlideShare is downloading. ×
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Materi Usaha dan Energi
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Materi Usaha dan Energi

10,991

Published on

Usaha adalah suatu gaya yang dilakukan pada sebuah benda dan menyebabkan benda itu bergerak …

Usaha adalah suatu gaya yang dilakukan pada sebuah benda dan menyebabkan benda itu bergerak
Jadi Usaha terjadi apabila gaya yang bekerja pada sebuah benda mengakibatkan berpindah tempat

1 Comment
12 Likes
Statistics
Notes
  • gimana downloadnya ?
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
No Downloads
Views
Total Views
10,991
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
1
Likes
12
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Bab 13 - Usaha dan Energi 161membahasBab13Peta KonsepUsaha danEnergiMendorong mobil merupakan salah satu kegiatan yangmembutuhkantenaga.Ketikakamumendorongmobilhinggabergerak, kamu telah melakukan usaha. Apa yang dimaksuddengan usaha? Bagaimanakah cara mempermudah usaha?Alat-alat apa saja yang dapat membantu usaha manusia? Ayotemukan jawabannya dalam bab ini.Setelah mempelajari bab ini, diharapkan kamu dapatmendeskripsikanprinsipusahadanenergisertapenerapannyadalam kehidupan sehari-hari, mendeskripsikan hubunganbentukenergidanperubahannya,mendeskripsikanpengertiandaya, mendeskripsikan pengertian dan jenis-jenis pesawatsederhana, serta melakukan percobaan tentang pesawatsederhana dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.Gambar 13.1Mendorong mobilSumber:image.google.comUsaha dan EnergiUsahaEnergimembahasmelakukanDayaPesawat sederhana- Energi mekanik- Energi kimia- Energi panas- Energi listrik- Energi cahayabentuknyamemudahkan- Tuas- Katrol- Bidang miring- Roda bergerigijenisnya
  • 2. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII162Contoh:Dalam kegiatan beres-beres kelas, Dito telah berhasilmenggeser sebuah lemari sejauh 5 m dibantu dua orangtemannya, Budi dan Arto. Jika gaya yang diberikan Ditoadalah 10 N, Budi sebesar 20 N, dan Arto sebesar 15N,berapakah besar usaha yang telah mereka lakukan?Penyelesaian:Diketahui : s = 5 m ; F1= 10 N ; F2= 20 N ; F3= 15 N.Ditanya : WJawab:Usaha dikerjakan oleh tiga orang, maka:ΣF = F1+ F2+ F3= (10 + 20 + 15) N = 45 Nsehingga W = ΣFs = 45 N ⋅ 5 m = 225 N/m = 225 JJadi, usaha yang dilakukan oleh Dito, Budi, dan Artountuk menggeser meja adalah sebesar 225 N.W = Fsdengan: W = usaha (Joule, J)F = gaya (N)s = perpindahan (m)Dalamkehidupansehari-hari,kamutentumembutuhkantenaga yang cukup besar untuk melakukan kegiatan.Misalnya, mendorong meja dan lemari agar berpindahtempat. Kegiatan semacam ini disebut usaha. Untuk lebihjelasnya, perhatikanlah uraian berikut.A. UsahaPada pelajaran yang lalu, kamu telah mengetahui bahwabenda dapat bergerak karena adanya gaya. Suatu gaya yangdilakukan pada sebuah benda dan menyebabkan benda itubergerak disebut usaha. Bahasan tentang usaha inilah yangakan kamu pelajari sekarang.Dalam fisika, usaha didefinisikan sebagai hasil kaliantara gaya dan perpindahan benda. Satuan usaha dalamSI adalah Joule (J). Secara matematis, usaha dirumuskansebagai:InfoUsaha adalah suatugaya yang dilakukanpada sebuah benda danmenyebabkan benda itubergerak.Usaha sebesar 1 Joule dilakukan apabila gaya sebesar 1Newton memindahkan benda sejauh 1 meter.
  • 3. Bab 13 - Usaha dan Energi 163B. EnergiTentunya kamu tak asing lagi dengan kata energi.Energi atau lebih umum disebut tenaga adalah kemampuanuntuk melakukan suatu usaha. Energi merupakan besaranturunan dengan satuan Joule (J) sama dengan satuan usaha.Energi merupakan sesuatu yang tidak dapat diciptakan dandimusnahkanolehmanusia.Energihanyadapatberubahdarisatu bentuk ke bentuk yang lainnya. Terdapat suatu hukumyang menguatkan pernyataan di atas dan dikenal denganHukum Kekekalan Energi. Bunyi dari hukum ini adalah:“Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan,energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain”.Adapun bentuk-bentuk energi adalah sebagai berikut:1. Energi MekanikEnergi mekanik adalah energi yang berkaitan dengangerak atau kemampuan untuk bergerak. Berdasarkansebabnya, energi mekanik digolongkan menjadi dua jenis,yaitu energi kinetik dan energi potensial. Besarnya energimekanik adalah penjumlahan antara energi kinetik danenergi potensial. Dirumuskan:Em= Ek+ EpDengan gaya sebesar 20 N seorang anak dapat melempar bola yang adadigenggamannya sejauh 10 m. Berapakah besar usaha yang dikeluarkan anaktersebut untuk melemparkan bolanya?Menguji DiriInfoHukum kekekalanenergi:“Energi tidak dapatdiciptakan dan tidakdapat dimusnahkan,energi hanya dapatdiubah dari satu bentukke bentuk lain.”dengan: Em= energi mekanikEk= energi kinetikEp= energi potensiala. Energi KinetikEnergi kinetik adalah energi yang dimiliki bendakarena geraknya atau kelajuannya. Untuk menunjukkanadanya energi kinetik, cobalah gerakkan kedua tanganmudengan cara menggosokkan telapak tangan satu sama lain.Apa yang kamu rasakan? Saat menggosok-gosokkan keduatelapak tangan, kamu akan merasakan hangat pada bagianitu. Makin cepat gerakan tangan, makin panas suhu tangan
  • 4. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII164Selain karena gravitasi, energi potensial juga dapatdisebabkan oleh pegas yang diregangkan atau ditekan. Jikagerak yang terjadi pada benda berupa gerak vertikal (bendajatuh/dilempar vertikal ke atas), maka berlaku hubungansebagai berikut:1) Pada saat benda belum dijatuhkan/posisinya beradapada ketinggian maksimal, maka energi kinetik bendatersebut sama dengan nol. Sehingga:Em= Ep2) Pada saat benda berada di tengah-tengah lintasanyang vertikal, maka besar energi potensial benda samadengan besar energi kinetiknya. Sehingga:Ek= Ep3) Pada saat benda tepat menyentuh permukaan tanah/sesaat sebelum dilempar, maka energi potensialnyasama dengan nol. Sehingga:Em= Ekdengan: Ek= energi kinetik (Joule, J)m = massa benda (kg)v = kecepatan gerak benda (m/s)Ek= — mv212b. Energi PotensialEnergi potensial adalah energi yang dimiliki bendakarena posisinya. Energi potensial bergantung pada massabenda, percepatan gravitasi tempat benda berada, dantentunya adalah ketinggian posisi (tempat) benda tersebutberada. Secara matematis hubungan ini dapat ditulis sebagai:Ep= mghdengan: Ep= energi potensial (Joule, J)m = massa benda (kg)g = percepatan gravitasi (m/s2)h = ketinggian benda dari acuan (m)yang kamu rasakan. Peristiwa ini menunjukkan bahwabesarnya energi kinetik bergantung pada kecepatan gerakyang dilakukan. Selain itu, energi kinetik pun bergantungpada massa benda. Makin besar massa benda, makin besarpula energi kinetik yang dihasilkan. Berdasarkan hubunganini, energi kinetik dapat dirumuskan sebagai:Sahabatku,IlmuwanJames PrescottJoule (1818-1889)adalah seorang ahlifisika dari Inggris.Ia dilahirkan diSalford, Lancashire,Inggris. Sebagaisalah satu fisikawanyang terkemukapada masanya,Joule terkenaldengan risetnya dibidang listrik dantermodinamika.Selamapenyelidikannyaterhadap emisipanas yangdipancarkan dalamsuatu sirkuit listrik,ia merumuskansuatu hukum yangsekarang dikenalsebagai HukumJoule. MenurutHukum Joule,jumlah panas yangdihasilkan dalamsetiap detik dalamsuatu konduktoroleh arus listriksebanding dengannilai hambatankonduktor dankuadrat arus listrik.Percobaan Joulemembuktikan
  • 5. Bab 13 - Usaha dan Energi 165Contoh:1. Sebuah mobil mainan dengan massa 2 kg melajudengan kecepatan 6 m/s. Berapakah energi kinetikyang dimiliki mobil itu?Penyelesaian:Diketahui:m = 2 kgv = 6 m/sDitanya: EkJawab:Ek = — mv2= — ⋅(2 kg)⋅(6 m/s)2= 36 kg⋅m2/s2= 36 JJadi, energi kinetik yang dimiliki mobil mainan adalah26 J.2. Sebuah benda yang memiliki massa 500 gramdijatuhkan dari ketinggian 2 m. Tentukanlah besarenergi potensial dan energi mekanik pada saatbenda hendak dijatuhkan!Penyelesaian:Diketahui : m = 500 gram = 0,5 kg ; h = 2 m ; g = 10 m/s2.Ditanya: Epdan Emsaat benda hendak dijatuhkan.Jawab:Ep= mgh = (0,5 kg)⋅(10 m/s2)⋅(2 m) = 10 kg⋅m2/s2= 10 JEm= Ep= 10 JJadi, pada saat benda hendak dijatuhkan, energi potensial= energi mekanik, yaitu 10 J.1212Sebuah peluru ditembakkan vertikal dengan kecepatan 1 m/s. Jika diketahuimassa peluru itu adalah 10 g, hitunglah energi kinetik, energi potensial, danenergi mekanik peluru pada saat:a. peluru hendak ditembakkanb. peluru berada pada ketinggian 5 m di atas posisi awalc. peluru mencapai ketinggian maksimalMenguji Dirihukum kekekalanenergi dalamstudinya tentangperubahan energimekanik menjadienergi panas.
  • 6. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII1662. Energi KimiaEnergi kimia adalah kemampuan usaha yang terdapatdi dalam bahan-bahan makanan yang biasa dikonsumsi,seperti nasi, ikan, telur, dan susu, juga dalam bahan bakar,seperti kayu arang, batubara, minyak, dan gas alam.3. Energi PanasEnergi panas yang lebih dikenal dengan sebutan kaloradalah energi yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat.4. Energi ListrikEnergi listrik adalah energi yang disebabkan olehadanya arus listrik (muatan listrik yang mengalir). Energilistrik sangat dekat dengan kehidupan manusia karenasangat dibutuhkan untuk mempermudah segala aktivitaskehidupan. Penggunaan energi listrik di antaranya untukpenerangan di malam hari dan mengoperasikan alat-alatelektronik dan alat komunikasi.5. Energi CahayaEnergi cahaya adalah energi yang dihasilkan olehgelombang elektromagnet. Energi cahaya alami dan terbesaradalah energi cahaya yang berasal dari matahari.Perubahan yang dapat terjadi pada bentuk-bentukenergi di atas di antaranya:a) Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya,misalnya pada lampu.b) Perubahan energi listrik menjadi energi mekanik,misalnya bor listrik.c) Perubahan energi mekanik menjadi energi listrik,misalnya turbin/generator.d) Perubahan energi kimia menjadi energi mekanik,misalnya pada akumulator.e) Perubahan energi listrik menjadi energi panas, misalnyapada setrika.C. DayaPernahkah kamu mengamati kemasan sebuah bolalampu? Jika kamu baca tulisan yang tertera pada kemasanlampu itu, kamu akan menemukan sebuah bilangan yangmenunjukkan besarnya daya dari lampu tersebut.PikirkanlahApa saja manfaat darienergi panas bagikehidupan manusia?Sebutkan sumber-sumber energi panas!!
  • 7. Bab 13 - Usaha dan Energi 167P = —dengan: P = daya (watt, W)W = usaha (Joule, J)t = selang waktu (sekon, s)Wtkarena W = Fs dan s = vt maka persamaan di atas dapatditurunkan menjadi:P = F vdengan: P = daya (watt, W)F = gaya (Neton, N)v = kecepatan (m/s)Contoh:1. Sebuah mobil yang mogok didorong oleh beberapaorang dengan gaya sebesar 100 N. Jika mobiltersebut berpindah sejauh 4 meter dalam waktu 20detik, berapakah daya dari pendorong tersebut?Penyelesaian:Diketahui: F = 100 N ; t =20 s ; s = 4 mDitanya: P ?Jawab:W = Fs = 100 N × 4 m = 400 JP = — = —— = 20 J/s = 20 wattJadi, daya pendorong itu adalah 20 watt.2. Sebuah benda yang ditarik dengan gaya 5 Nbergerak dengan kecepatan 2 m/s. Hitunglah dayabenda tersebut.Penyelesaian:Diketahui: F = 5 N ; v = 2 m/sDitanya: PDaya didefinisikan sebagai laju dalam suatu usaha.Karena usaha terjadi seiring dengan perubahan energi, makadaya juga didefinisikan sebagai perubahan laju energi darisatu bentuk ke bentuk lain. Berdasarkan definisi ini, satuandaya adalah J/s. Sebagaimana yang digunakan dalamkehidupan sehari-hari, dalam SI satuan daya dikenal denganistilah watt, disimbolkan W. Secara matematis, definisi inidapat ditulis sebagai berikut:InfoDaya adalah laju dalamsuatu usaha atauperubahan laju energidari satu bentuk kebentuk lain.Wt400J20s
  • 8. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII168KM = — = —dengan: KM = keuntungan mekanisw = bebanF = kuasalk= lengan kuasalb= lengan bebanwFlklbJawab:P = Fv = (5 N)⋅(2 m/s) = 10 N⋅m/s = 10 watt.Jadi, daya benda tersebut adalah 10 watt.D. Pesawat SederhanaJika kamu kesulitan menaikkan benda pada ketinggiantertentu,dengancerdaskamuakanberpikiruntukmenggunakanalat berupa bidang miring untuk mempermudah kerjamu.Alat-alat yang dapat membantu manusia melakukan suatuusaha disebut pesawat sederhana. Secara garis besar, pesawatsederhana terdiri atas kelompok tuas, katrol, bidang miring,dan roda bergerigi.1. TuasTuas atau pengungkit adalah sebuah batang yang dapatdiputardisekitartitiktumpu.Jikaujungtuasyangsatudiungkitke bawah, maka ujung yang lain akan memberikan doronganke atas. Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehinggakeuntungan menggunakan tuas adalah gaya yang dihasilkanlebih besar daripada gaya yang dikeluarkan. Besarnya gayayang dihasilkan bergantung pada panjang lengan gayadan panjang lengan beban. Makin besar perbandingannya,makin besar pula gaya ungkit yang dihasilkan. Perbandinganbeban yang diangkat dan kuasa yang dilakukan disebutkeuntungan mekanis, dirumuskan sebagai berikut:Sebuah benda yang diberi gaya sebesar 6 N selama 5 menit mengalamiperpindahan sejauh 15 m, tentukanlah:a. usaha yang dilakukan bendab. daya bendaMenguji DiriPikirkanlahMengapa pesawatsederhana dapatmembantu kita dalammelakukan suatuusaha? Jelaskan danberikan contohnya!!
  • 9. Bab 13 - Usaha dan Energi 169Contoh:Sebuah batu yang beratnya 500 N dipindahkan meng-gunakan sebuah tuas dengan gaya sebesar 200 N. Bilalengan kuasa 50 cm, hitunglah:a. jarak antara beban ke titik tumpu tuasb. keuntungan mekanis yang diperolehPenyelesaian:Diketahui: w = 500 N; F = 200 N; lk= 50 cm = 0,5 mDitanya: (a) lk; (b) kmJawab:a. jarak antara beban dengan titik tumpu tuas (lk):—=— → lk=—–— → lk=———————— =1,25mJadi, jarak antara beban dengan titik tumpu tuas adalah1,25 m.b. Keuntungan mekanis yang diperoleh:KM = — = ———– = — = 2,5Jadi, keuntungan mekanis yang diperoleh adalah 2,5.Gambar 13.4Tuas kelas ketigawFlklbw ⋅ lbF500 N × 0,5 m200 NJenis-jenis tuas terbagi ke dalam tiga kelas, yaitu tuaskelas pertama, tuas kelas kedua, tuas kelas ketiga. Padatuas kelas satu, titik tumpu selalu berada di antara kuasadan beban. Makin dekat jarak titik tumpu ke beban, makakeuntungan mekanis yang diperoleh akan makin besar.Peralatan yang termasuk pada tuas kelas pertama adalahgunting, tang, dan pembuka kaleng.Pada tuas kelas kedua, kuasa dan beban berada padasisi yang sama dari titik tumpu. Atau dapat dikatakan bahwabeban berada antara titik tumpu dan kuasa. Keuntunganmekanis akan lebih besar diperoleh jika letak titik tumpusangat dekat dengan beban. Contoh tuas kelas dua adalahpencabut paku, pembuka botol, dan stapler. Sedangkan,pada tuas ketiga, letak kuasa berada di antara beban dantitik tumpu. Tuas kelas tiga tidak memiliki fungsi selayaknyatuas pada umumnya. Tuas kelas tiga berfungsi untukmemperbesar perpindahan. Salah satu contoh tuas kelastiga adalah kuas.Gambar 13.3Tuas kelas keduaGambar 13.2Tuas kelas pertamawF52500 N200 NSumber:ImagebankSumber:ImagebankSumber:Imagebank
  • 10. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII170Contoh:Sebuah katrol sistem banyak memiliki tiga buah tali.Katrol ini digunakan oleh para tukang bangunan untukmenaikkan bahan yang akan digunakan di lantai atas.Jika beban yang diangkat beratnya 900 N, tentukanlah:a. keuntungan mekanis yang diperolehb. kuasa yang diperlukanPenyelesaian:Diketahui: ω = 900 N ; banyak tali = 3 ditarik dari atasDitanya: (a) KM ; (b) FJawab :a. Karena katrol ditarik dari bawah, maka katroltersebut memiliki tarikan ke bawah, sehingga KM= banyaknya tali = 3 – 1 = 22. KatrolSebelum air diperoleh melalui pengolahan PerusahaanAir Minum, hampir semua orang memperoleh air darisumber mata air yang disebut sumur. Bahkan, sampaisekarang di beberapa desa, sumur masih mudah dijumpai.Untuk mempermudah pengambilan air dari dalam sumur,digunakanlah alat yang termasuk jenis pesawat sederhana,yaitu katrol.Prinsipkerjakatroladalahmengubaharahgayasehinggakerja yang dilakukan menjadi lebih mudah. Berdasarkanjumlahkatrolyangdigunakan,pesawatsederhanadibedakanmenjadi sistem katrol tunggal, sistem katrol ganda, dansistem katrol banyak (takal). Selain itu, sistem katrol jugadapat dibedakan berdasarkan geraknya, yaitu katrol tetapdan katrol bebas. Pada sistem katrol tetap, katrol tidak dapatbegerak naik turun, tetapi hanya berputar pada porosnya.Sedangkan, pada sistem katrol bebas, selain berputar padaporosnya katrol pun dapat bergerak naik turun.Katrol tunggal tetap,KM = 1Katrol tunggal bebas,KM = 2Katrol ganda dengantarikan ke bawah KM = 2,dihitung dari jumlah talidikurang 1Katrol ganda dengantarikan ke atas, KM = 3(jumlah tali)KM dihitung dengan carayang sama dengan sistemkatrol gandaSumber:wikipediaGambar 13.5Sistem katrolSebuah benda diangkat dengan gaya 15 N menggunakantuas. Jika panjang lengan beban 100 cm dan panjanglengan kuas adalah 20 cm, tentukanlah keuntunganmekanis dan berat benda yang diangkat tuas!Menguji Diri
  • 11. Bab 13 - Usaha dan Energi 1713. Bidang MiringTelah disebutkan di awal pembahasan tentang contohpenerapanbidangmiringsebagaipesawatsederhana.Denganmenggunakan pesawat sederhana, gaya yang dikeluarkanuntuk menaikkan suatu benda akan lebih kecil dibandingdengan menaikkannya secara langsung. Namun demikian,jarak yang ditempuh benda dalam bidang miring akan lebihjauh dibanding jarak yang ditempuhnya jika dinaikkanlangsung.Sebuah katrol sistem banyak dengan tarikan ke atas memiliki tali sebanyak 4buah. Jika gaya yang dilakukan seseorang untuk menarik sebuah benda adalah90 N, tentukan berat benda yang diturunkan dan keuntungan mekanis katrol!Menguji DiriGambar 13.6Jarak yang ditempuhbenda jika dinaikkandalam bidang miring akanlebih jauhb. Kuasa yang diperlukan:KM = — → F = —— = ——— = 450 NJadi, keuntungan mekanis katrol adalah 2 dan kuasa yangdiperlukannya 450 N.wFwKM900 N2Perbandingan panjang bidang miring dengan tinggibenda setelah dinaikkan disebut keuntungan mekanis, secaramatematis dapat ditulis,KM = — = —dengan: KM = keuntungan mekanisw = berat beban (N)F = gaya yang diberikan (N)l = panjang lintasan bidang miring (m)h = tinggi bidang miring (m)wFlh
  • 12. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII172Gambar 13.7Jenis-jenis bajiSumber:ImagebankContoh:Seorang pedagang akan menaikkan barang yang barusaja dibelinya menuju ketinggian 1,5 m dari tanah. Untukmempermudah memindahkan barang seberat 900 Nitu, ia menggunakan bidang miring licin sepanjang 4,5m. Hitunglah gaya dorong minimum yang diperlukanuntuk menaikkan barang tersebut.Penyelesaian:Diketahui : l = 4,5 m ; w = 900 N ; h = 1,5 mDitanya : FJawab:— = — → F = —— → F = —————— = 300 NJadi, gaya dorong minimum yang diperlukan untukmenaikkan benda adalah 300 N.wFlh900N × 1,5m4,5mSebuah benda akan dinaikkan ke suatu tempat yang tingginya 2,5 m dari lantaimenggunakan benda miring. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan adalah3, tentukanlah panjang bidang miring yang diperlukan dan berat benda yangdinaikkan jika gaya dorong minimal yang harus diberikan adalah 1300 N.Menguji DiriPenjelasan yang diuraikan di atas memberikan contohsebuah bidang miring yang diam. Pada kenyataannya,terdapat bidang miring yang merupakan pesawat sederhanayang dapat bergerak, yaitu baji dan sekrup.a. BajiApakah kamu pernah mendengar alat yang disebutbaji? Jika belum, mungkin kamu bisa membayangkan alat-alat yang digunakan tukang kayu bakar untuk memotong-motong kayu di hutan.Baji adalah pesawat sederhana yang menggunakan duabidang miring yang disatukan. Baji biasa digunakan untukmembelahsuatubidang,salahsatunyakayu.Padabaji,bidangyang hendak dibelah diam, sementara bidang miringnyadigerakkan naik-turun. Alat yang mudah ditemukan yangmerupakan jenis baji adalah kampak, pisau, dan pahat.w hl
  • 13. Bab 13 - Usaha dan Energi 173Gambar 13.8SekrupSumber:google.co.idGambar 13.9GirSumber:google.co.idBentuklah kelompok terdiri atas 4 - 5 orang. Carilah contoh-contoh pesawatsederhana.Kemudian,peragakandidepankelasbagaimanacaramenggunakannya.Setelah itu, berilah penjelasan di mana letak beban, titik tumpu, dan titik kuasapada alat-alat tersebut.Manfaat apa yang kamu peroleh dari kegiatan tadi?Aktivitas Siswab. SekrupSekrup adalah pesawat sederhana yang dibentuk daribidang miring yang dililitkan mengitari sebuah batang atausilinder sebagai pusatnya sehingga terlihat sebagai spiral.Sekrup dapat digunakan untuk mengikat atau merekatkandua buah benda.Ketika kita akan mengaitkan dua buah papan kayu, alatyang bisa digunakan adalah paku yang ditancapkan denganpalu atau sekrup yang ditancapkan menggunakan tuas(obeng). Gaya yang dibutuhkan untuk menancapkan pakupada kayu lebih besar daripada gaya yang dibutuhkan untukmenancapkan sekrup pada kayu. Hal ini menunjukkanbahwa prinsip kerja sekrup sebagai pesawat sederhanaadalah mempermudah usaha manusia karena dengan usahayang sedikit dapat menghasilkan gaya yang lebih besar.4. Roda BergerigiGir adalah roda bergerigi yang termasuk jenis pesawatsederhana. Roda bergerigi adalah pesawat sederhana yangmemiliki sisi bergerigi. Roda bergerigi besar menghasilkangaya yang lebih besar sehingga kuasa yang diperlukanlebih kecil. Tetapi, kondisi ini harus diimbangi dengankecepatan putar yang lambat. Sebaliknya, roda bergerigikecil akan memberikan kecepatan putar yang tinggi, tetapigaya yang dihasilkan relatif kecil sehingga harus diimbangidengan kuasa yang besar. Jika kamu pernah memperhatikanmesin pada jam, maka kamu telah melihat penerapan danpemanfaatan roda bergerigi yang ternyata sangat dekatdenganmu dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, rodabergerigi juga dapat kamu temukan pada sepeda yang biasakamu gunakan untuk bermain atau sebagai alat transportasike sekolahmu.
  • 14. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII174Kilasan Materi• Usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan benda,yang secara matematis dapat dirumuskan sebagai:W = F s• Energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu usaha.• Bunyi dari hukum kekekalan energi adalah:"Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapatdiubah dari satu bentuk ke bentuk lain".• Bentuk-bentuk energi adalah energi mekanik, energi kimia, energi panasatau kalor, energi listrik, dan energi cahaya.• Energi mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau kemampuanuntuk bergerak, yang secara matematis dirumuskan sebagai:Em= Ek+ Ep• Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya ataukelajuannya, yang secara matematis dirumuskan sebagai:Ek= — mv2• Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya, yangsecara matematis dirumuskan sebagai:Ep = m g h• Daya didefinisikan sebagai laju dalam suatu usaha, yang secara matematisdapat dirumuskan sebagai:P = —• Tuas atau pengungkit adalah sebuah batang yang dapat diputar di sekitartitik tumpu.• Prinsip kerja katrol adalah mengubah arah gaya sehingga kerja yangdilakukan menjadi lebih mudah.• Baji adalah pesawat sederhana yang menggunakan dua bidang miring yangdisatukan.• Sekrup adalah pesawat sederhana yang dibentuk dari bidang miring yangdililitkan mengintari sebuah batang atau silinder sebagai pusatnya sehinggaterlihat sebagai spiral.12WtSetelah kamu mempelajari tentang usaha dan energi, coba kamu jelaskankembali prinsip usaha dan energi! Bagian mana yang belum kamu mengerti?Diskusikanlah bersama guru dan teman-temanmu! Manfaat apa yang kamuperoleh setelah mempelajarinya?
  • 15. Bab 13 - Usaha dan Energi 1751. Di antara dua besaran berikut, yangmemiliki satuan yang sama adalah ....a. daya dan gayab. usaha dan dayac. energi dan gayad. usaha dan energi2. Perubahan energi yang terjadi padakipas angin adalah ....a. energi listrik menjadi energimekanikb. energi listrik menjadi energi panasc. energi panas menjadi energi listrikd. energi mekanik menjadi energilistrik3. Besaran daya dalam SI adalah ....a. Jouleb. Newtonc. Wattd. Volt4. Pernyataan berikut yang salah adalah....a. usaha sebanding dengan dayab. waktu pemakaian sebandingdengan dayac. gaya benda sebanding dengangayad. kecepatangerakbendasebandingdengan daya5. Kelompok tuas yang berfungsi untukmemperbesar perpindahan adalah....a. tuas kelas satub. tuas kelas satu dan kelas tigac. tuas kelas dua dan kelas tigad. tuas kelas tiga6. Katrol berikut yang memberikankeuntungan paling tinggi adalah ....a. katrol tunggal tetapb. katrol tunggal bebasc. katrol ganda dengan tarikan kebawahd. katrol ganda dengan tarikan keatas7. Alat yang merupakan kelompok tuaskelas satu adalah ....a. pembuka kalengb. sapuc. pembuka tutup botold. pencabut paku8. Kampak merupakan jenis pesawatsederhana, termasuk kelompok ....a. tuasb. katrolc. bidang miringd. roda bergerigi9. Jika sebuah benda dijatuhkan dariketinggian tertentu, maka energikinetik benda itu akan bernilai nolpada ....a. sesaat sebelum dilemparkanb. berada di tengah-tengah lintasanc. telah menempuh 2/3 lintasand. sesaat sebelum menyentuh tanah10. Sebuah lampu 10 watt menyalaselama 1440 menit. Energi yangdimiliki lampu tersebut adalah ....a. 14400 Jouleb. 8640 Joulec. 1440 Jouled. 864 JouleA. Pilihlah jawaban yang paling tepat!Uji Kemampuan
  • 16. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII1761. Jelaskan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan,energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain! Berikancontohnya!2. Menurutmu, apa sajakah manfaat dari adanya pesawat sederhana bagikehidupanmu!3. Jelaskanhubunganantarausaha,energi,dandaya!Berikancontohketerkaitanantara usaha, energi, dan daya dalam kehidupan sehari-hari! Diskusikanbersama teman sekelompokmu!A CBF15 m2,25 mB. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!1. Saat sebuah kelapa sedang jatuh, energi apakah yang berkurang? Jelaskanperubahan energi yang terjadi saat itu!2. Jelaskan perbedaan dan keuntungan menggunakan tuas kelas satu, dua, dan tiga,serta berikan contoh-contoh penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari!3. Waktu yang diperlukan Dian untuk menempuh jarak s adalah 9 menit. Jika jaraktersebut ditempuh Dani dalam waktu 6 menit dan usaha yang mereka lakukandianggap sama, hitunglah perbandingan daya yang dimiliki Dian dengan Dani!4.Seseorang mendorong benda seperti pada gambar di atas. Jika benda tersebutmassanya 20 kg dan g = 10 m/s2, tentukanlah:a. keuntungan mekanis bidang miring tersebutb. gaya yang diperlukan untuk mendorong benda tersebutc. usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda tersebut5. Sebuah benda dengan berat 1800 N akan dinaikkan ke ketinggian 2,5 m. Jikakeuntungan mekanis yang diharapkan adalah 6, tentukanlah:a. jarak yang ditempuh benda pada bidang miringb. kuasa yang diperlukan untuk mendorong benda tersebut

×