Makanan adalah sumber utama energi bagi tubuh yang diubah secara kimiawi untuk menghasilkan molekul yang berikatan dengan oksigen. Energi dalam tubuh berubah antara simpanan, panas, dan kerja, dengan sebagian besar (~70%) energi konsumsi digunakan untuk proses fisiologis dan sisanya (~20%) untuk aktivitas dan pencernaan (~10%).
Analisis varinasi (anova) dua arah dengan interaksi
usaha dan energi
1.
2. Makanan adalah sumber utama energi (bahan
bakar) bagi tubuh, yang diubah secara kimiawi
untuk menghasilkan beragam molekul yang
dapat berikatan dengan oksigen dalam sel tubuh
3.
4. Persamaan Kekekalan energi di tubuh:
Perubahan simpanan
energi di tubuh yaitu
makanan, energi,
lemak, dan panas
tubuh
Pengeluaran
panas tubuh
Kerja yang
dilakukan
+ =
5. PENGGUNAAN ENERGI DI TUBUH TERDIRI DARI
TIGA BAGIAN:
Kurang lebih 70% energi yang kita konsumsi dipergunakan
oleh tubuh untuk proses-proses fisiologis .
Sekitar 20 % dari penggunaan energi tubuh adalah untuk
aktivitas fisik.
Sisanya yang 10 % digunakan untuk proses
pengolahan makanan berupa pencernaan dan
penyerapan zat makanan.
12. Manakah kendaraan yang memiliki energi
kinetik lebih besar jika masing”
memaksimalkan kecepatan kendaraan
????
13.
14. 1. Seseorang berdiri diatas menara dengan ketinggian 15 meter. Apabila
massa orang 5x104 g. berapakah energi potensial yang dimiliki oleh
orang tersebut? Gunakan g = 9,8 m/s2
2. Sebuah pegas dengan panjang 25 cm digantung pada statif. Jika pada
ujung pegas dibri beban dengan massa 80 g, panjang pegas berubah
menjadi 30cm. selanjutnya pegas disimpangkan sejauh 7 cm. tentukan
energi potensial pegas yang disimpangkan sejauh 7cm !
3. Sebuah motor melaju dengan kecepatan 10m/s. tentukan energi
kinetik motor jika motor 90kg!
4. Sebuah cermin jatuh dari atas meja yang memiliki tinggi 1 meter.
Anggap massa cermin 100gram. Hitung usaha yang dilakukan gaya
berat pada cermin di ketinggian 0,7m.
15. Dalam SI satuan gaya adalah Newton (N)
dan satuan perpindahan adalah meter,
sehingga satuan usaha merupakan hasil
perkalian antara satuan gaya dan satuan
perpindahan, yaitu Newton meter atau
joule.
Satuan joule dipilih untuk menghormati
James Presccott Joule (1816 – 1869),
seorang ilmuwan Inggris yang terkenal
dalam penelitiannya mengenai konsep
panas dan energi
16. Hukum Kekekalan Energi:
“ Energi tidak dapat diciptakan dan juga
tidak dapat dimusnahkan, hanya dapat
mengalami perubahan dari bentuk energi
yang satu ke bentuk yang lain.”
Apabila sesuatu (manusia, hewan, atau
mesin) melakukan usaha maka yang
melakukan usaha itu harus mengeluarkan
sejumlah energi untuk menghasilkan
perpindahan.
17. 1 joule = 1 Nm
karena 1 N = 1 Kg . m/s2
maka 1 joule= 1 Kg . m/s2 x 1 m
1 joule = 1 Kg . m2/s2
Untuk usaha yang lebih besar, biasanya
digunakan satuan kilo joule (kJ) dan
mega joule (MJ).
1 kJ = 1.000 J
1 MJ= 1.000.000 J
18. • Dalam fisika, seseorang dikatakan melakukan usaha (kerja)
jika ia memberi gaya F pada sebuah benda sehingga benda
tersebut berpindah posisi sejauh s. Pada saat itu benda
dikatakan mendapat usaha.
•Usaha alias Kerja yang dilambangkan dengan huruf W
(Work-bahasa inggris)
19. Besaran usaha atau kerja dilambangkan dengan huruf W.
Secara vektor dapat dituliskan sebagai :
W = F. s
Yang besarnya adalah :
W = F s cos
Sudut adalah sudut antara vektor gaya F dan vektor
perpindahan s.
20. Beberapa keadaan yang istimewa yang berhubungan
dengan arah gaya dan perpindahan benda yaitu sebagai
berikut :
•Apabila θ = 00, berarti arah gaya sama
atau berimpit dengan arah perpindahan
benda dan cos = 1, sehingga usaha yang
dilakukan oleh gaya F dapat dinyatakan :
W = F . s cos θ
W = F . s . 1 W = F . s
21. Apabila θ = 900, berarti arah gaya F tegak
lurus dengan arah perpindahan benda
dan cos θ = 0, sehingga W = 0. Jadi, jika
gaya F bekerja pada suatu benda dan
benda berpindah dengan arah tegak lurus
pada arah gaya, dikatakan bahwa gaya
itu tidak melakukan usaha.
22. Apabila θ = 1800, berarti
arah gaya F berlawanan
dengan arah perpindahan
benda dan cos θ = -1,
sehingga W mempunyai
nilai negatif.
23. Apabila s = 0, berarti gaya tidak
menyebabkan benda berpindah. Hal
itu berarti W = 0. Jadi, meskipun ada
gaya yang bekerja pada suatu
benda, jika benda itu tidak
berpindah, dikatakan bahwa gaya itu
tidak melakukan usaha.
24. Contoh Soal 1 :
Sebuah peti bermassa 50 kg yang terletak pada lantai
ditarik horisontal sejauh 2 meter dengan gaya 100 N
oleh seorang buruh pelabuhan. Lantai tersebut agak
kasar sehingga gaya gesekan yang diberikan pada peti
sebesar 50 N. Hitunglah usaha total yang dilakukan
terhadap peti tersebut !
25. •Usaha yang dilakukan oleh buruh pelabuhan :
•Wb = Fb.s = (100 N) (2 m) = 200 N.m
•Usaha yang dilakukan oleh Gaya gesekan :
•Wg = Fg.s = - (50 N) (2 m) = -100 N.m
•Usaha yang dilakukan oleh gaya berat :
•Ww = Fw.s = (mg) (2 m) cos 90o = 0
•Usaha yang dilakukan oleh gaya normal :
•WN = FN.s = (mg) (2 m) cos 90o = 0
26. Usaha total :
• Wb + Wg + Ww + WN
• (200 N.m) + (-100 N.m) + 0 + 0 = 100 N.m = 100 Joule
27. Contoh Soal 2 :
Seorang anak menarik sebuah kereta dengan
gaya tetap, 40 N. Arah gaya membentuk sudut
370 terhadap bidang, sejauh 5 M sepanjang
bidang. Berapa besar usaha yang dilakukan anak
itu ?
37o
28. Penyelesaian :
Diketahui : F = 40 N
s = 5 m,
θ = 370
cos θ = 0,7986
Ditanyakan : W = ?
Jawab :
W = F cos θ . s
W = 40 x 0,8 x 5 =160 J
37o
29. Energi Kinetik
Setiap benda yang bergerak juga memiliki energi.
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda yang
sedang bergerak. Benda yang bermassa m dan sedang
bergerak dengan kecepatan v, memiliki energi kinetik Ek
sebesar :
Ek = ½ m v2
Keterangan :
Ek = energi kinetik (J)
m = massa (kg)
V = kecepatan (m/s)
v
m
30. Contoh soal :
Berapa energi kinetik sebuah benda yang massanya
2 kg jika bergerak dengan kecepatan 10 m/s ?
Penyelesaian :
Diketahui :m= 2 kg
v= 10 m/s
Ditanyakan : Ek = ...... ?
Jawab :
Ek = ½ m . v2
= ½ x 2 x (10)2
= 100 J
31. Ketika sebuah benda bermassa m jatuh ke bawah,
berarti padanya ada gaya sebesar mg sehingga
benda berpindah sejauh h, maka usaha yang
dilakukan gaya pada benda adalah :
W = F s
W = (mg) h
Dengan demikian pada ketinggian h, benda mempunyai
kemampuan melakukan usaha sebesar `mgh`, atau dikatakan
benda tersebut mempunyai energi potensial gravitasi
sebesar :
Ep = m g h
mg
h
Secara umum energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam sebuah
benda atau dalam suatu keadaan tertentu
Keterangan :
Ep = energi potensial gravitasi (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (ms-2)
h = ketinggian benda dari acuan (tanah)
(m)
32. Contoh soal :
Berapa energi potensial sebuah benda yang massanya
2 kg jatuh dari ketinggian 15 m dari permukaan tanah
dan bergerak dengan percepatan gravitasi10 m/s ?
Penyelesaian :
Diketahui : m = 2 kg
g = 10 ms-2
h =15 m
Ditanyakan : Ep = ...... ?
Jawab:
Ep = m g h
= 2.10.15
= 300 J
33. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah jumlah energi potensial
dan energi kinetik suatu benda pada suatu saat.
Energi mekanik dirumuskan :
Em = Ep + Ek
Keterangan :
Em = energi mekanik (J)
Ep = energi potensial (J)
Ek = energi kinetik (J)
34. KERJAKAN !
Soal;
Benda pertama memiliki massa m dan kecepatan v. Benda kedua memiliki
massa 3 kali benda pertama dan kecepatan 2 kali benda pertama. Tentukan
perbandingan energi kinetik yang dimiliki oleh benda kedua dan benda
pertama!
35. Soal;
Sebuah bom yang massanya m kg ditembakan dengan kecepatan 600m/s oleh
meriam yang panjangnya 6 meter. Hitunglah besar gaya yang diperlukan untuk
menembakkan bom tersebut!
36. Soal;
berat benda w Newton (g = 9,8 m/s2 ) mula-mula dalam keadaan diam. Gaya
besarnya 10 N bekerja pada benda selama 5 detik. Jika gaya telah melakukan
usaha sebesar 2500 J, berapa w dan berapa besar daya dalam watt dan Hp ?
37. Carilah kecepatan minimum yang harus dimiliki ember agar
ember dapat berputar 1 lingkaran penuh secara vertikal tanpa
ada air yang tumpah !