Teks tersebut membahas tentang usaha dan energi dalam fisika. Ia menjelaskan definisi usaha, hubungannya dengan energi, dan macam-macam energi seperti energi kinetik, potensial, listrik dan kalor. Teks tersebut juga menjelaskan pesawat sederhana seperti tuas, bidang miring, katrol tunggal dan hubungannya dengan keuntungan mekanis.

1. USAHA DAN ENERGI
– WORK AND
ENERGY
OLEH: NICKASIUS SINDHUNATA, S.Pd
Jika kamu
beraktivitas
apakah kamu
perlu energi?

2. USAHA (WORK) DAN
ENERGI (ENERGY)
USAHA
DEFINISI
KERJA
HUBUNGA
N USAHA
DAN
ENERGI
ENERGI
MENGENAL
MACAM
ENERGI
DAYA
PESAWAT
SEDERHA
NA

3. USAHA
• Apa sih yang dimaksud
dengan usaha?
• Samakah makna usaha dalam kehidupan
sehari – hari dengan makna usaha pada fisika?

5. Usaha Dalam Keseharian
• Usaha Cari uang.
• Usaha belajar.
• Usaha dapat pacar.

6. Contoh Usaha Dalam Pengertian
Sehari - Hari

7. • Dalam kehidupan sehari-hari,
usaha diartikan sebagai segala
sesuatu yang dikerjakan
manusia.

8. • Dalam ilmu fisika USAHA diartikan sebagai
GAYA yang bekerja pada suatu benda,
sehingga benda tersebut mengalami
PERPINDAHAN.
• Secara matematis dirumuskan:
W = F x s
W : Usaha  Joule
F : Gaya  Newton
s : jarak perpindahan  meter

9. • Usaha bisa dilakukan dua arah,yaitu ke sumbu
x (Horizontal Work) dan ke sumbu y (Vertical
Work)
F Benda ditarik
berpindah searah
dengan sumbu x
F
Benda ditarik berpindah searah
Sumbu y

10. Perhatikan Ilustrasi berikut!

11. Contoh Soal Usaha Pada Sumbu - X
Sebuah batu dengan massa 1000 kg berada
diatas jalan yang licin. Benda ditarik oleh
sebuah mobil derek dengan gaya sebesar 25
N, sehingga benda bergeser sejauh 4m.
Berapakah besarnya usaha/ kerja yang
dilakukan gaya pada benda?

12. Latihan – USAHA 1
1. Sebuah troli dengan massa 4 kg berada diatas
lantai yang licin. Troli ditarik dengan gaya
sebesar F= 16 N sehingga bergeser sejauh 5 m.
Berapakah besarnya usaha yang dilakukan gaya
F pada benda?
2. Seorang anak mendorong mobil-mobilan yang
dinaiki temannya sejauh 20 m dengan
percepatan 0,6 m/s2. Jika massa mobil-mobilan
15 kg dan massa anak yang menaiki 20 kg,
tentukan usaha anak yang mendorong mobil-
mobilan tersebut.

13. USAHA PADA SUMBU Y
(VERTICAL WORK)
• Terkadang kita memindahkan suatu benda
dari suatu ketinggian ke ketinggian tertentu.
• Perpindahan bisa dari atas ke bawah atau dari
bawah ke atas.

14. • Dari perumusan Kerja pada sumbu x, kita
sudah tahu bahwa usaha dirumuskan:
W= F x s
• Apabila suatu benda kita pindahkan pada
ketinggian tertentu, maka gaya yang bekerja
adalah gaya berat.
• Maka perumusan Usaha di atas F diganti
dengan w (gaya berat).
• Perpindahannya bukan lagi s (jarak), tetapi
h(ketinggian).
• Ingat!!! w = m x g

15. W = F x s
Berdasarkanketentuan tadi, maka perumusan
Kerja/ Usaha bisa diubah menjadi:
W = w x h

16. SOAL USAHA PADA SUMBU Y
(VERTICAL WORK)
Contoh Soal:
Sebuah bola dipindahkan dari lantai 2 ke lantai
1 dengan cara dilempar. Gaya lemparnya
adalah 20 N. Massa bola adalah 300 gram.
Jarak lantai 1 ke lantai 2 adalah 4 meter.
Hitunglah Usaha yang dilakukan bola!

17. USAHA NEGATIF
• Dilakukan oleh GAYA – GAYA yang
BERLAWANAN arah gerak.
• Contoh:
– Pak Dikman bergerak ke kanan, gaya gesek dengan
lantai ke kiri.
– Bola dilempar ke atas, gaya gesekan dengan udara
ke bawah.
– Dst.

18. Gaya Gesek (Friction) f
• Gaya gesek yang dimiliki benda saat benda
bergerak disebut dengan gaya gesek kinetis
(fk).
fk = μk. N
• Gaya gesek yang dimiliki benda saat benda
diam disebut dengan gaya gesek statis (fs).
fs = μs. N
N = Gaya Normal
N = w

19. μk = koefisien gesek kinetis .
Dimiliki benda saat benda bergerak.
μs = koefisien gesek statis.
Dimiliki benda saat benda diam atau hampir
bergerak.
Nilai μk dan μs selalu lebih kecil dari 1, tetapi
lebih besar dari 0. Secara matematis ditulis:
0< μk ; μs< 1

20. Ilustrasi gaya gesek
(friction illustration)
• Lihat orang ini! Arah gerak
Arah gaya gesek

21. Contoh Soal
• Lady Gaga mengerem mobil di jalan yang
kasar. Massa mobil adalah 500 kg. Koefisien
gesek kinetik jalan raya adalah 0,2. Jika jarak
tempuh mobil sebelum berhenti akibat direm
adalah 100 meter, berapakah usaha yang
dilakukan rem tersebut?

22. • Beyonce mengerem mobil di jalan yang kasar.
Massa mobil adalah 1 ton. Koefisien gesek
kinetik jalan raya adalah 0,5. Jika jarak tempuh
mobil sebelum berhenti akibat direm adalah
100 meter, berapakah usaha yang dilakukan
rem tersebut?

23. Gaya Gesek Pada Arah Vertikal
• Lihatlah ilustrasi berikut! Sebuah bola
dilempar ke atas
F
w f

24. (P) DAYA/ POWER/ TENAGA
 satuan: Watt (W)
• Daya adalah Usaha yang bekerja pada benda
tiap satuan waktu. Secara matematis ditulis:
P = W/t
W = usaha J
t = waktu  s
• Jika dijabarkan lebih spesifik menjadi:
P = (F.s)/ t

25. Contoh Soal Daya
• Barbie berjalan dengan Gaya 100 N. Jarak
yang ditempuh Barbie adalah 20 m.
Berapakah Daya yang dikeluarkannya apabila
ia menempuhnya selama 2 menit?
• Uzumaki Naruto berlari dengan daya 1200
Watt. Gaya si naruto 20 N. Jika ia berlari
sejauh 100 meter, berapakah waktu yang
diperlukan Naruto?

26. ENERGI
• Energi merupakan bentuk lain/ dimensi lain
dari usaha.
• Jika dikaitkan dengan Usaha, maka Usaha
dapat didefinisikan sebagai perubahan energi.
• Energi dimanfaatkan untuk mempermudah
kehidupan manusia.

27. HUKUM KEKEKALAN ENERGI
1. Energi tidak dapat diciptakan.
2. Energi tidak dapat dimnusnahkan.
3. Energi hanya dapat diubah dari satu bentuk
ke bentuk lain.

28. JENIS – JENIS ENERGI
1. Energi Panas/ Kalor (Q)
2. Energi Listrik (W= EL )
3. Energi Kinetik (EK)
4. Energi Potensial (EP)
5. Energi Mekanik (EM)
6. Energi – Energi lain akan di bahas di kelas 9
dan di SMA.

29. Energi Kalor (Q)
• Merupakan satu – satunya energi yang
mengalir/ merambat.
• Telah dipelajari di kelas 7.
Q = m. c. ΔT
• Energi ini dapat merambat dengan cara:
– Konduksi.
– Konveksi.
– Radiasi.

30. Contoh Soal Energi Kalor
• Air dengan massa 100 gram dipanaskan dari
suhu 273 K ke 293 K. Jika kalor jenis air adalah
4.200 J/kg oC , hitunglah energi kalornya!
Ingat !!!
T K = T oC + 273 oC

31. Energi Potensial
• Merupakan energi yang dimiliki benda akibat
kedudukan ketinggian benda tersebut (h).
• Secara matematis dituliskan:
Ep= m.g.h

32. Contoh Soal Energi Potensial
• Seekor beruk loncat dari pohon yang tingginya
15 m. Beruk tersebut mendarat di pohon yang
tingginya 7 m. Jika massa beruk adalah 3 kg,
hitunglah energi yang dikeluarkan beruk
tersebut!

33. Energi Kinetik
• Merupakan Energi yang dimiliki benda akibat
benda melakukan gerak.
• Seacara matematis dituliskan:
EK = ½ m.v2

34. Contoh Soal Energi Kinetik
• Kanjeng Ratu Nyi Roro Kidul naik kereta
kencana mengelilingi pantai selatan. Jika
massa kereta ditambah dengan kuda dan
penungganggya adalah 1 ton, dan kecepatan
juga diketahui 5 m/s, hitunglah energi kinetik
yang dimiliki kereta kencana tersebut!

35. Energi Mekanik
• Merupakan energi gerak keseluruhan benda.
• Merupakan penjumlahan dari energi potensial
dan energi kinetik.
EM = EP + EK
EM = mgh + ½ mv2
EM = m (gh + ½ v2)

36. Contoh soal energi Mekanik
• Lihatlah gambar berikut!
Jika massa benda adalah 30
kg, dan benda akan
meluncur dengan
kecepatan 4 m/s, Hitunglah
Energi Mekaniknya!
5m
4m

37. Energi Listrik (W/ EL)
• Merupakan energi yang ditimbulkan oleh
adanya aliran listrik.
W = V.I.t
W = I2 .R.t
W = (V2/R). t

38. Contoh Soal Energi Listrik
• Hansel, Hansen, dan Anak Keong adalah BFF (Best
Friend Forever). Pada suatu hari Hansel dan
Hansen diundang Anak Keong untuk masak –
masak bersama di rumah Anak Keong. Untuk
menanak nasi, Hansel menggunakan magic com.
Jika arus listrik yang mengalir adalah 10 Ampere,
dan teganganlistrik adalah 220 Volt, dan Energi
listrik yang diperlukan untuk menanak nasi
adalah 44.000 J, berapakah waktu yang
diperlukan untuk menanak nasi?

39. PESAWAT SEDERHANA
SIMPLE MACHINE
• A simple device or tool which is used to make
work easier.
• Types of simple machines:
1.Lever
2.Inclined Plane
3.Pulley
4.Wheel and Axle

40. Tuas/ Pengungkit
LEVER
Tuas/Pengungkit
Tuas/pengungkit berfungsi untuk mengungkit,
mencabut atau mengangkat benda yang berat.
Bagian-bagian pengungkit:
A = titik kuasa
T = titik tumpu
B = titik beban
F (K) = gaya kuasa (N)
w (B) = gaya beban (N)

41. KEUNTUNGAN MEKANIS (KM)
MECHANICAL ADVANTAGE (MA)
• Keuntungan mekanik pada adalah perbandingan antara gaya beban (w)
dengan gaya kuasa (F), dapat dituliskan sebagai :
KM = w/F atau KM = Lk/Lb
Sehingga hubungannya:
W/F = Lk/Lb atau K. Lk = B. Lb
Lk = Lf = Lengan Kuasa/ Lengan Gaya (meter)
Lb = Lw =Lengan Beban/ Lengan Berat Benda (meter)
Mechanical advantage has no unit.

42. • Hubungan Lengan Kerja/ Kuasa (Lk), Lengan
beban (Lb), Gaya/ Kuasa (K), dan Berat benda
/ Beban:
K. LK = B. LB
Trick to : Kakak Laki-Lakiku Banci Lebay
memorize
K LK B LB

43. • Keuntungan mekanik pada tuas bergantung pada
masing-masing lengan tuasnya.
• Ingat!!! Dalam tuas ada lengan gaya (LK) dan
lengan beban (LB).
• Semakin panjang lengan kuasanya (LK), maka
keuntungan mekaniknya akan semakin besar.
• Semakin panjang lengan bebannya (LB), maka
keuntungan mekaniknya semakin kecil.

44. Macam – macam Tuas
Types of Levers
1. First Class Levers (B-T-K) - 1
Yaitu tuas dengan titik tumpu berada
diantara titik beban dan titik kuasa.
Contoh : pemotong kuku, gunting, penjepit
jemuran, tang.

46. 2. Second Class levers ( K – B – T) -2
Yaitu tuas dengan titik beban berada diantara
titik tumpu dan titik kuasa.
Contoh : gerobak beroda satu, alat pemotong
kertas, dan alat pemecah kemiri, pembuka tutup
botol

47. 3. Third Class Levers( B-K-T) -3
Yaitu tuas dengan titik kuasa berada diantara
titik tumpu dan titik beban.
Contoh : sekop yang biasa digunakan untuk
memindahkan pasir, sendok, centong nasi,
dll.

48. Contoh Soal KM 1
• Hitunglah Keuntungan Mekanis sistem tuas di
bawah ini!
30 cm 90 cm

49. Contoh Soal KM 2
• Hitunglah berapa kilogram massa yang
diampu sistem tuas di bawah ini!
F = 20 N
20 cm 60 cm
w

50. Inclined Plane
• In physics,a board with an inclined installation
arrangement is called an inclined plane.
• So, an inclined plane is a sloping surface plane
with a triangular cross section.

51. • Inclined plane principleis used to make:
– Wedge
– Screw
– Hydraulic Jack.
– Archimedes’s water pump.

53. • From the explanation, the mechanical
advantage of an inclined plane can be
formulated as:
MA = S/h = w/F
Try to find the MA of
the inclied plane
according to that
figure!

54. Example – Inclined plane
• A box with 9,000 N weight is pushed onto a
truck using inclined plane. If the height of the
truck 1.2 m and the lenght of the inclined
palne is 4.8 m, determine:
a. The mechanical advantage of the inclined
plane!
b. The force needed to push the box!

55. Pulley
1. Single Fixed Pulley
2. Single Movable Pulley
3. Compound Pulley System

56. Single Fixed Pulley
• Pay Attentionto the figure below!
W = F
MA(KM) = w/F = Lf / Lw
w F

57. Contoh Soal
• Budi menimba air di sumur dengan katrol
tetap dengan beban air 100 N. Berapa Gaya
kuasa yang dibutuhkan dan berapakah
kenutungan mekanisnya?
• Massa benda yang ditarik dengan katrol
adalah 25 kg. Berapa gaya tarik yang
diperlukan untuk menarik katrol dan berapa
keuntungan mekanisnya?

58. Single Movable Pulley
• Pay Attention to the figure below!
KM = 2
load

59. Contoh Soal
• William dan Lauren ingin mengangkat benda
dengan katrol tak tetap. Jika massa benda
adalah 300 kg, berapakah kuasa yang
dikerjakan pada tali?

60. Compound Pulley
• Pay Attention to the figure below!
MA= 2
“Lihat tali yg
menampung beban”
F
w

61. Contoh
• Cha2 dan Sam menarik beban dengan katrol
berikut! Hitung KM dan
Kuasa apabila
diketahui kepala
boneka 500 gr!

62. Poros Roda
• Terdapat input dan output roda.
• Keuntungan Mekanis :
KM = R/r KM = w/F