Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Fisika kelas X: Usaha dan Energi

Materi KBM-on 1000guru.net (http://kbm-on.1000guru.net)
Fisika Kelas X: Usaha dan Energi

  • Login to see the comments

Fisika kelas X: Usaha dan Energi

  1. 1. Fisika Kelas X1000guru.net 1Fisika Kelas X1000guru.net 1 Usaha dan Energi โ€ข Konsep Usaha/Kerja dan Daya dalam Fisika โ€ข Hubungan Usaha dan Energi โ€ข Hukum Konservasi Energi
  2. 2. Fisika Kelas X1000guru.net 2Fisika Kelas X1000guru.net 2 Usaha dan Energi dalam Fisika Usaha/kerja di dalam fisika bukanlah usaha yang terkait dengan โ€œmencari nafkahโ€ Usaha dalam fisika terkait dengan perubahan energi
  3. 3. Fisika Kelas X1000guru.net 3Fisika Kelas X1000guru.net 3 Definisi Usaha (oleh gaya konstan) ๐น ๐‘‘ Usaha adalah perkalian dari gaya konstan yang sejajar dengan arah perpindahan benda. ๐‘Š = ๐น. ๐‘‘W : work d : distance ๐น ๐›ผ ๐นcos๐›ผ ๐‘Š = ๐นcos๐›ผ . ๐‘‘
  4. 4. Fisika Kelas X1000guru.net 4Fisika Kelas X1000guru.net 4 Definisi Usaha โ€ข Satuan Usaha: Sistem Internasional (SI) atau MKS: Joule Sistem CGS: erg 1 joule = 107 erg โ€ข Jika ada beberapa gaya yang bekerja pada sebuah benda, maka total usaha yang dilakukan pada benda tersebut adalah jumlah dari usaha yang dilakukan setiap gaya. ๐น1 ๐น2 ๐น3 ๐‘‘ ๐‘Š = ๐น1cos ๐›ผ . ๐‘‘ + ๐น2 cos ๐›ฝ . ๐‘‘ + ๐น3 cos ๐›พ . ๐‘‘
  5. 5. Fisika Kelas X1000guru.net 5Fisika Kelas X1000guru.net 5 Contoh Soal #1: Sebuah balok berada bidang datar. Karena pengaruh gaya 140 N, balok tersebut mengalami perpindahan mendatar sejauh 5 m, berapa usaha yang dilakukan pada balok ini apabila: (a) Gaya mendatar (b) Gaya membentuk sudut 60o terhadap bidang datar Jawab: (a) ๐‘Š = ๐น . ๐‘‘ = 140 N ร— 5 m = 700 joule (b) ๐‘Š = ๐น cos ๐›ผ . ๐‘‘ = 140 cos 60โˆ˜ ร— 5 = 140. 1 2 ร— 5 = 350 joule
  6. 6. Fisika Kelas X1000guru.net 6Fisika Kelas X1000guru.net 6 Contoh Soal #2: Gaya sebesar 40 N bekerja pada sebuah benda dan menyebabkan benda berpindah tempat sejauh 80 cm pada bidang datar. Jika usaha yang dilakukannya adalah 25,6 joule, berapakah sudut yang dibentuk gaya terhadap bidang? Jawab: ๐‘Š = ๐น cos ๐›ผ . ๐‘‘ cos ๐›ผ = ๐‘Š ๐น. ๐‘‘ = 25,6 joule 40 N ร— 0,8 m Gunakan satuan SI = 25,6 32 = 0,8 ๐›ผ = 37โˆ˜ 5 4 3 37o cos 37โˆ˜ = 4 5 = 0,8
  7. 7. Fisika Kelas X1000guru.net 7Fisika Kelas X1000guru.net 7 Usaha dan Daya Daya adalah usaha yang dilakukan tiap satuan waktu. ๐‘ƒ = ๐‘Š ๐‘ก P : power t : time Satuan: Daya ๏ƒ  watt Usaha ๏ƒ  joule Waktu ๏ƒ  sekon Selain watt, ada beberapa satuan non-SI yang sering digunakan untuk menyatakan daya 1 hp = 1 DK = 1 PK = 746 watt (hp = horse power, DK = daya kuda, PK = paarden kracht) Ada juga satuan usaha non-SI selain erg, yaitu kwh. 1 kwh = 1 kilowatt hour = 1000 watt . 3600 sekon = 3,6 x 106 joule
  8. 8. Fisika Kelas X1000guru.net 8Fisika Kelas X1000guru.net 8 Contoh Soal #3: Sebuah mesin pengangkat barang dapat mengangkat balok yang massanya 3 ton setinggi 10 meter dalam waktu 20 detik. Berapa daya mesin tersebut jika percepatan gravitasi 10 m/s2? Jawab: Usaha yang dilakukan di sini terkait perpindahan ke arah vertikal untuk melawan gaya berat. Untuk menghitung daya, kita hitung dulu usaha ini. ๐‘‘F = m . g ๐‘Š = ๐น. ๐‘‘ = ๐‘š๐‘”๐‘‘ = 3000 kg . 10 m/s2. 10 m = 300.000 joule Daya:
  9. 9. Fisika Kelas X1000guru.net 9Fisika Kelas X1000guru.net 9 Definisi Energi โ€ข Suatu sistem dikatakan mempunyai energi jika sistem tersebut mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha. โ€ข Besarnya energi suatu sistem sama dengan besarnya usaha yang mampu ditimbulkan oleh sistem tersebut. ๏ƒ  Satuan energi sama dengan satuan usaha (joule) โ€ข Prinsip usaha-energi Usaha adalah transfer energi yang dilakukan oleh gaya-gaya yang bekerja pada benda). โ€ข Beberapa macam energi: energi mekanik (kinetik + potensial), energi panas, energi listrik, nuklir, dllโ€ฆ
  10. 10. Fisika Kelas X1000guru.net 10Fisika Kelas X1000guru.net 10 Energi kinetik Energi kinetik: energi yang dimiliki oleh setiap benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu. ๐‘Ž = ๐‘ฃ2 โˆ’ ๐‘ฃ1 ๐‘ก ๐‘‘ = ๐‘ฃ. ๐‘ก = ๐‘ฃ1 + ๐‘ฃ2 2 . ๐‘ก ๐‘ฃ1 Dari pelajaran kinematika, kita bisa hitung percepatan dan perpindahan: Lalu, bagaimana merumuskan energi kinetiknya? posisi mula-mula ๐‘‘ ๐‘ฃ2posisi akhir
  11. 11. Fisika Kelas X1000guru.net 11Fisika Kelas X1000guru.net 11 Energi kinetik ๐‘Ž = ๐‘ฃ2 โˆ’ ๐‘ฃ1 ๐‘ก ๐‘‘ = ๐‘ฃ. ๐‘ก = ๐‘ฃ1 + ๐‘ฃ2 2 . ๐‘ก ๐‘ฃ1 ๐‘‘ ๐‘ฃ2 Modifikasi rumus ๐‘‘: ๐‘‘ = ๐‘ฃ1 + ๐‘ฃ2 2 . ๐‘ฃ2 โˆ’ ๐‘ฃ1 ๐‘Ž Modifikasi rumus ๐‘Ž untuk dapatkan ๐‘ก: ๐‘ก = ๐‘ฃ2 โˆ’ ๐‘ฃ1 ๐‘Ž posisi mula-mula posisi akhir
  12. 12. Fisika Kelas X1000guru.net 12Fisika Kelas X1000guru.net 12 Energi kinetik ๐‘ฃ1 ๐‘‘ ๐‘ฃ2 ๐‘‘ = ๐‘ฃ1 + ๐‘ฃ2 2 . ๐‘ฃ2 โˆ’ ๐‘ฃ1 ๐‘Ž = (๐‘ฃ2)2 โˆ’ (๐‘ฃ1)2 2๐‘Ž 2๐‘Ž. ๐‘‘ = ๐‘ฃ2 2 โˆ’ ๐‘ฃ1 2 ๐น. ๐‘‘ = ๐‘š 2 (๐‘ฃ2 2 โˆ’ ๐‘ฃ1 2 ) โ†’ 2 ๐น ๐‘š . ๐‘‘ = ๐‘ฃ2 2 โˆ’ ๐‘ฃ1 2 ๐‘Š = 1 2 ๐‘š๐‘ฃ2 2 โˆ’ 1 2 ๐‘š๐‘ฃ1 2 posisi mula-mula posisi akhir
  13. 13. Fisika Kelas X1000guru.net 13Fisika Kelas X1000guru.net 13 Energi kinetik ๐‘ฃ1 ๐‘ฃ2 ๐‘Š = 1 2 ๐‘š๐‘ฃ2 2 โˆ’ 1 2 ๐‘š๐‘ฃ1 2 ๐ธ๐พ = 1 2 ๐‘š๐‘ฃ2 = ๐ธ๐พ2 โˆ’ ๐ธ๐พ1 Energi kinetik: energi yang dimiliki oleh setiap benda bermassa yang bergerak dengan kecepatan tertentu. posisi mula-mula posisi akhir ๐‘Š = ๐ธ๐พ2 โˆ’ ๐ธ๐พ1 Transfer usaha ๏ƒ  energi kinetik
  14. 14. Fisika Kelas X1000guru.net 14Fisika Kelas X1000guru.net 14 Contoh Soal #4: Berapa besar energi kinetik suatu benda yang bergerak dengan kecepatan 20 m/s jika massa benda 1000 kg? Berapa usaha konstan yang perlu diberikan pada benda tersebut agar dapat berhenti? Jawab: ๐ธ๐พ = 1 2 ๐‘š๐‘ฃ2 = 1 2 (1000)(202 ) = 500 ร— 400 = ๐Ÿ๐ŸŽ๐ŸŽ. ๐ŸŽ๐ŸŽ๐ŸŽ ๐ฃ๐จ๐ฎ๐ฅ๐ž ๐‘Š = ๐ธ๐พ2 โˆ’ ๐ธ๐พ1 Usaha: (akhir) (mula-mula) Keadaan akhir: berhenti ๏ƒ  ๐‘ฃ2 = 0 ๏ƒ  ๐ธ๐พ2 = 0 joule Keadaan mula-mula: bergerak ๏ƒ  ๐‘ฃ1 = 20 m/s ๏ƒ  ๐ธ๐พ1 = 200.000 joule = 0 โˆ’ 200.000 = โˆ’๐Ÿ๐ŸŽ๐ŸŽ. ๐ŸŽ๐ŸŽ๐ŸŽ ๐ฃ๐จ๐ฎ๐ฅ๐ž (usaha oleh gesekan bernilai negatif)
  15. 15. Fisika Kelas X1000guru.net 15Fisika Kelas X1000guru.net 15 Sebuah benda dengan massa sebesar M bergerak di atas lantai kasar dengan kecepatan mula-mula sebesar 10 m/s. Jika besarnya koefisien gesekan 0,25, hitunglah jarak yang ditempuh benda hingga ia berhenti dengan asumsikan percepatan gravitasi g = 10 m/s2. Contoh Soal #5: Jawab: ๐‘Š = ๐ธ๐พ2 โˆ’ ๐ธ๐พ1 Usaha: (akhir) (mula-mula) Keadaan akhir: berhenti ๏ƒ  ๐‘ฃ2 = 0 ๏ƒ  ๐ธ๐พ2 = 0 Keadaan mula-mula: bergerak ๏ƒ  ๐‘ฃ1 = 10 m/s ๏ƒ  ๐ธ๐พ1 = 1 2 ๐‘š๐‘ฃ1 2 = 1 2 ๐‘€ ร— 102 = 50๐‘€ = 0 โˆ’ 50๐‘€ = โˆ’๐Ÿ“๐ŸŽ๐‘ด โ€ข Hitung dulu usaha W = EK2 โ€“ EK1 โ€ข Dari rumus W = F.d bisa diperoleh jarak โ€ข F di kasus ini adalah gaya gesek: F = ยต . N = ยต . M g ๐‘Š = ๐น. ๐‘‘ = โˆ’๐œ‡. ๐‘€๐‘” . ๐‘‘ = โˆ’0,25๐‘€. 10 . ๐‘‘ = โˆ’๐Ÿ, ๐Ÿ“ ๐‘ด. ๐’… โ‡’ โˆ’50 ๐‘€ = โˆ’2,5 ๐‘€๐‘‘ โ‡’ ๐’… = ๐Ÿ“๐ŸŽ ๐Ÿ, ๐Ÿ“ = ๐Ÿ๐ŸŽ ๐ฆ๐ž๐ญ๐ž๐ซ
  16. 16. Fisika Kelas X1000guru.net 16Fisika Kelas X1000guru.net 16 Energi potensial gravitasi Energi potensial gravitasi: energi yang dimiliki suatu benda karena ketinggiannya di atas permukaan bumi . โ„Ž1 F = m . g โ„Ž2 ketinggian mula-mula ketinggian akhir ๐‘‘ Usaha yang dilakukan di sini terkait dengan gaya gravitasi (gaya berat) ๐‘Š = ๐น. ๐‘‘ = ๐‘š๐‘”. ๐‘‘ = ๐‘š๐‘”(โ„Ž1 โˆ’ โ„Ž2) = ๐‘š๐‘”โ„Ž1 โˆ’ ๐‘š๐‘”โ„Ž2 ๐‘Š = ๐ธ๐‘ƒ1 โˆ’ ๐ธ๐‘ƒ2 ๐ธ๐‘ƒ = ๐‘š๐‘”โ„Ž
  17. 17. Fisika Kelas X1000guru.net 17Fisika Kelas X1000guru.net 17 Sebuah tangki penampung air terletak pada ketinggian 8 m. Jika massa tanki beserta isinya 1200 kg, berapakah besarnya energi potensial tangki tersebut? Selanjutnya, jika kita ingin menyedot air dari tangki tersebut ke ketinggian 12 m selama 1 menit, berapa daya listrik yang diperlukan? (Asumsikan percepatan gravitasi 10 m/s2) Contoh Soal #6: Jawab: ๐ธ๐‘ƒ = ๐‘š๐‘”โ„Ž = 1200 kg ร— 10 m s2 ร— 8 m = 96.000 jouleSelanjutnya, daya bisa dihitung jika diketahui usaha: ๐‘Š = ๐ธ๐‘ƒ1 โˆ’ ๐ธ๐‘ƒ2 ๐ธ๐‘ƒ1 awal = 96.000 joule ๐ธ๐‘ƒ2 akhir = ๐‘š๐‘”โ„Ž2 = 1200 ร— 10 ร— 12 = 144.000 joule ๐‘Š = ๐ธ๐‘ƒ1 โˆ’ ๐ธ๐‘ƒ2 = 96.000 โˆ’ 144.000 = โˆ’48.000 joule ๐‘ƒ = ๐‘Š ๐‘ก = 48.000 joule 60 sekon Daya: = ๐Ÿ–๐ŸŽ๐ŸŽ ๐ฐ๐š๐ญ๐ญ
  18. 18. Fisika Kelas X1000guru.net 18Fisika Kelas X1000guru.net 18 Konservasi Energi Mekanik Energi mekanik: kombinasi energi kinetik & energi potensial. โ„Ž1 F = m . g โ„Ž2 ketinggian mula-mula ketinggian akhir ๐‘ฃ1 ๐‘ฃ2 F = m . g ๐‘Š = ๐ธ๐‘ƒ1 โˆ’ ๐ธ๐‘ƒ2๐‘Š = ๐ธ๐พ2 โˆ’ ๐ธ๐พ1 ๐ธ๐พ2 โˆ’ ๐ธ๐พ1 = ๐ธ๐‘ƒ1 โˆ’ ๐ธ๐‘ƒ2 ๐ธ๐พ2 + ๐ธ๐‘ƒ2 = ๐ธ๐พ1 + ๐ธ๐‘ƒ1 ๐ธ๐‘€2 = ๐ธ๐‘€1 ๐ธ๐‘€ = ๐ธ๐พ + ๐ธ๐‘ƒ Energi mekanik akhir sama seperti Energi mekanik awal
  19. 19. Fisika Kelas X1000guru.net 19Fisika Kelas X1000guru.net 19 Sebuah bandul didorong hingga mencapai ketinggian 1,8 m kemudian dilepaskan hingga bergerak dengan kecepatan v seperti pada gambar di bawah. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka berapakah besar kecepatan v? Contoh Soal #7: ๐‘ฃ Jawab: ๐ธ๐พ2 + ๐ธ๐‘ƒ2 = ๐ธ๐พ1 + ๐ธ๐‘ƒ1 Gunakan prinsip konservasi EM Posisi 2 Posisi 1 โ„Ž2 โ„Ž1 1,8 m 1 2 ๐‘š๐‘ฃ2 + ๐‘š๐‘”โ„Ž2 = 0 + ๐‘š๐‘”โ„Ž1 1 2 ๐‘ฃ2 + ๐‘”โ„Ž2 = ๐‘”โ„Ž1 1 2 ๐‘ฃ2 = ๐‘”(โ„Ž1โˆ’โ„Ž2) ๐‘ฃ2 = 2๐‘”(โ„Ž1โˆ’โ„Ž2) โ†’ ๐‘ฃ = 2๐‘”(โ„Ž1 โˆ’ โ„Ž2) ๐‘ฃ = 2 ร— 10 ร— 1,8 = 36 = ๐Ÿ” ๐ฆ/๐ฌ

ร—