1. Materi ke 5
USAHA , ENERGI, DAN DAYA
USAHA ( w )
Yaitu Hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar
dengan perpindahan.
W = (F. cos θ) ( S )
= F. S. Cos θ
W = Usaha ( Newton. meter )/Joule
F = Gaya ( Newton )
S = Perpindahan ( m)
Kalau θ adalah sudut antara vector gaya “ F” dengan vector perpindahan
yang sangat kecil “ ds “ maka F.S menjadi F. cos θ, sehingga :
S2 S2
W = ʃ F s ds = ʃ F Cos θ ds
S1 S1
Dari hal tersebut diatas maka rumus umum dari suatu usaha adalah :
S2 S2
W = ʃ F . ds = ʃ F Cos θ ds
S1 S1
2. ENERGI
Yaitu kemampuan suatu benda tersebut untuk melakukan usaha.
Jumlah energy yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan . Satuannya
sama yaitu Joule ( J ) .
a. Energi Kinetik
Yaitu kemampuan benda melakukan usaha karena bergerak.
Sebuah benda dengan massa “ m” bergerak pada garis lurus dengan laju
awal V1 sampai V2, gaya total Ftot diberikan kebenda itu dengan jarak S,
maka kerja total / usaha yang dilakukan pada benda itu adalah
Wtot = F tot . S
Hkm Newton II adalah F tot = m . a dan V2² = V1² + 2 as
Maka a = V2² – V1² / 2s shg Wtot = Ftot. S = m.a.s
= m. (V2² – V1² / 2s) . s
Wtot = ½ m V2² - ½ m V1²
Sehingga energy kinetic translasi (Ek) dari benda tersebut adalah :
Ek = ½ mV²
b. Energi Potensial Grafitasi (EPG)
Yaitu kemampuan benda tersebut melakukan usaha karena kedudukannya
dalam medan .
Jika benda bermassa “m” berada pada ketinggian “h” diatas permukaan nol
(Permukaan acuan) maka energy potensialnya :
3. EPG = m . g . h (Joule)
m : Massa benda (kg)
g : Grafitasi (m/s²)
h : Ketinggian (m)
HUKUM KEKEKALAN ENERGI
- Energi tidak dapat diciptakan begitu saja dan tidak dapat dimusnahkan
begitu saja.
- Energi hanya dapat berubah dari bentuk energy yang satu kebentuk
energy yang lain.
DAYA
Yaitu kecepatan dilakukan usaha (kerja yang dilakukan dibagi waktu untuk
melakukannya ). Atau kecepatan perubahan energy.
Daya = Usaha yang dilakukan gaya/waktu yang diperlukan untuk itu
= ( G a y a ) x ( K e c e p a t a n )
= Perubahan energy /waktu
Satuan daya adalah Watt (w) = J/s dan 1 HP =746 w
4. Kilowatt Jam (kwh) adalah satuan usaha/kerja jika gaya melakukan usaha
1000 J/s (daya, 1kw) maka dalam waktu 1 jam , gaya itu melakukan usaha
sebanyak 1 kwh = 3,6 x 106
J = 3,6 M J
CONTOH SOAL
1. Sebuah traktor, mesinnya mati ditengah lahan/sawah. Sementara
Gandung menyetir diatas traktor, Rino mendorong traktor tersebut 19
m, agar traktor tersebut keluar dari lahan untuk diperbaiki. Jika Rino
mendorong searah dengan arah gerak traktor dengan gaya konstan
210 N, maka :
- Berapa kerja/usaha yang dilakukan pada traktor tersebut ?
- Gambarkan secara skematis arah gaya dari soal diatas !
2. Seseorang menarik traktor sepanjang jalan dengan gaya 75 N, dengan
arah 28ᵒ dari garis horizontal,
- Berapa kerja /usaha yang dilakukan seseorang tersebut dalam
menarik traktor sepanjang 8 m?
- Gambarkan skema arah gaya ?
3. Sebuah mesin dengan daya 0,25 HP dipakai untuk mengangkat beban
dengan kecepatan 5 cm/s yang tetap. Berapakah beban yang dapat
diangkat ?
4. Hand traktor dengan massa 1200 kg dari kondisi diam dapat mencapai
kecepatan 25 m/s , dalam waktu 8,0 s. Jika tidak ada gesekan , maka
berapa daya rata rata hand traktor tersebut ?
