Dokumen ini menjelaskan konsep usaha dalam fisika, termasuk definisi usaha sebagai hasil kali gaya dan perpindahan, serta hubungan antara usaha dan energi, baik energi kinetik maupun energi potensial. Selain itu, dokumen membahas teorema usaha-energi dan daya, serta bagaimana energi mekanik total beroperasi dalam sistem konservatif. Contoh praktis, seperti roller coaster, juga disajikan untuk menggambarkan penerapan hukum kekekalan energi.

1. USAHA & ENERGI
Drs. Agus Purnomo
aguspurnomosite.blogspot.com

3. Mengapa mobil jeep ini mampu menarik
sebuah beban yang sangat berat ???
karena adanya usaha.
Apa yang dimaksud dengan usaha ?

4.  DEFINISI
Usaha adalah hasil kali antara gaya konstan F dengan
perpindahan s.
Keterangan :
F = gaya (N)
s = perpindahan yang dilakukan (m)
 = sudut yang dibentuk oleh gaya dan perpindahan.(0)
Satuan SI dari kerja: newton.meter =
joule (J)
 s
F
W 
cos


5. SATUAN DARI USAHA

6. Usaha yang dilakukan:
Berbanding lurus dengan besarnya gaya;
Berbanding lurus dengan perpindahan benda;
Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan
benda
Hubungan arah gaya dan perpindahan:
Jika  = 0, arah gaya berimpit dengan arah
perpindahan, W = F . S
Jika  = 90, arah gaya tegak lurus dengan arah
perpindahan, cos 90 = 0, dikatakan gaya tidak
melakukan usaha
Jika s = 0, berarti gaya tidak menyebabkan benda
berpindah, maka usaha yang dilakukan nol. Misal anda
mendorong tembok, tembok tidak bergerak maka
dalam hal ini anda tidak melakukan usaha.

7. USAHA POSITIF
Jika arah gaya searah dengan arah perpindahan
maka dikatakan bahwa usahanya positif.
USAHA NEGATIF
Jika arah gaya terhadap arah perpindahan
membentuk sudut 180 atau berlawanan arah.
Contoh arah gaya gesek berlawanan arah
dengan arah perpindahan.

8. TEOREMA USAHA -ENERGI
DAN ENERGI KINETIK

9.  Kebanyakan orang mengharapkan
hasil ketika ia melakukan kerja.
 Tetapi dalam Fisika, hasil diperoleh
ketika resultan gaya melakukan
kerja pada suatu benda.
 Hasil tersebut merupakan
perubahan energi kinetik dari benda
tersebut.

10. ENERGI KINETIK
 Definisi
Energi kinetik dari suatu benda dengan massa m
dan laju v, diberikan oleh:
 Satuan SI dari Energi Kinetik adalah:
joule (J)
2
2
1
mv
EK 

11. TEOREMA USAHA-ENERGI
Ketika resultan gaya melakukan kerja W
pada suatu benda, energi kinetik dari
benda tersebut berubah dari keadaan
awal EK0 ke keadaan akhir KEf,
Perbedaan antara kedua nilai ini sama
dengan kerja yang dilakukan:
2
0
2
0
2
1
2
1
mv
mv
EK
EK
W f
f 




12. USAHA OLEH ENERGI KINETIK

13. USAHA = PERUBAHAN
ENERGI
Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan F
sama dengan perubahan energi kinetik(∆EK)
yang dialami benda itu.
W = F ∆x = ∆EK = EK2 – EK1
)
(
2
1 2
1
2
2 v
v
m
x
F
W 



USAHA OLEH ENERGI KINETIK

14. ENERGI POTENSIAL GRAVITASI
 Definisi
Energi Potensial Gravitasi (EP) adalah energi
yang dipunyai oleh benda dengan massa m yang
bergantung pada posisi relatif terhadap
permukaan bumi. Posisi benda tersebut diukur
pada ketinggian h yang relatif terhadap suatu
titik acuan:
mgh
EP 

15. ENERGI MEKANIK TOTAL

16.  Konsep dari kerja dan teorema kerja-energi
telah memberikan kesimpulan bahwa suatu
benda dapat mempunyai dua jenis energi:
energi kinetik dan energi potensial gravitasi.
 Jumlahan dari kedua jenis energi ini dikenal
dengan energi mekanik total E, sehingga:
E = EK + EP
 Teorema kerja-energi dapat dituliskan dalam
bentuk energi mekanik total:
Wnc = Ef – E0
ENERGI MEKANIK TOTAL

17.  Jika tidak ada kerja yang dilakukan oleh
gaya non-konservatif, atau Wnc = 0, maka
Ef = E0
(½mvf
2 + mghf) = (½mv0
2 + mgh0)
 Atau energi mekanik total bernilai konstan
sepanjang lintasan antara titik awal dan
akhir, atau tidak ada perubahan dari nilai
awalnya E0.
KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

18. CONTOH: ROLLER COASTER RAKSASA
Satu dari yang tercepat
diantara roller coaster di
dunia adalah Magnum XL-
200 di Cedar Point Park in
Sandusky, Ohio (seperti
gambar). Kereta seakan-
akan jatuh dari ketinggian
59,4 m. Asumsikan bahwa
coaster ini memiliki
kecepatan yang mendekati
nol ketika berada di puncak.
Abaikan gesekan dan
tentukan kecepatan kereta
tepat ketika berada di
bawah.

19. PENYELESAIAN
 Gaya normal tegak lurus arah gerak sehingga
tidak ada kerja yang dilakukan. Gesekan
diabaikan, sehingga Wnc = 0 J.
 Gunakan hukum kekekalan energi mekanik,
sehingga:

 

 


 

 

awal
mekanik
energi
0
2
0
akhir
mekanik
energi
2
2
1
2
1
mgh
mv
mgh
mv f
f 


    m/s
1
,
34
2 0
2
0 


 h
h
g
v
v f
f

20. DAYA
 Definisi
Daya rata-rata adalah rata-rata perubahan dari kerja
W yang dilakukan dan diperoleh dengan membagi W
dengan waktu yang diperlukan untuk melakukan kerja
tersebut.
 Satuan SI untuk Daya adalah joule/detik =
watt (W)
P
t
W
P 

21. Daya adalah kemampuan untuk melakukan
usaha tiap satu satuan waktu.
V
F.
t
W
P 

P = daya (watt)
W = usaha (joule)
T = waktu (s)
Satuan usaha :
1 watt = 1 joule/s
1 kW = 1000 watt
1 kWh = 3,6 x 106 joule
1 HP = 746 watt
DAYA

22. TABEL SATUAN DARI DAYA

23. SEORANG ANAK MENARIK SEBUAH KERETA
DENGAN GAYA TETAP 40 N. BESAR USAHA
YANG DILAKUKAN ANAK ITU JIKA ARAH
GAYA MEMBENTUK SUDUT 37 DERAJAT
SEJAUH 5 M DAN BESAR USAHA YANG
DILAKUKAN ANAK SELAMA 5 SEKON. JIKA
BENDA BERMASSA 8 KG DAN  = 0 ADALAH
… JOULE
LATIHAN SOAL

24. Penyelesaian :
a. W = F cos 37 x s
= 40 x 0,8 x 5 = 160 joule
b.
2.500J
62,5
.
0
cos
40
s
.
θ
cos
F
W
5
,
62
5
5
2
1
0
s
at
2
1
.
v
s
/
5
8
40
m
F
a
2
2
0
2











m
x
x
t
s
m
A
F
F cos 37
37
F sin 37
B
s

25. BENTUK LAIN DARI DAYA
 Daya dapat pula didefinisikan sebagai perubahan dari
energi dibagi dengan waktu.
 Karena kerja, energi dan waktu merupakan besaran
skalar, maka daya juga merupakan besaran skalar.
 Karena W = Fs maka daya rata-rata juga dapat
dituliskan sebagai berikut:
waktu
energi
perubahan

P
v
F
P 

26. LATIHAN SOAL
1. Usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 50 N
sewaktu menarik beban seperti gambar pada sudut
45ºsejauh 10 m adalah … (J)
a. 100
b. 150√2
c. 200 √2
d. 250 √2
e. 500

27. Penyelesaian : D
W = F x s cos θ
= 50 x 15 cos 450
= 250 √2

28. KOMPETENSI
BERANDA
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
PENYUSUN
REFERENSI
OK KAWAN....
SELAMAT BELAJAR
YA ....
aguspurnomosite.blogspot.com