download

Matakuliah
Tahun
: K0614 / FISIKA
: 2006
Pertemuan 5
1
Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai usaha dan
energi, yang meliputi :
1. Usaha oleh gaya
2. Energi kinetik
3. Teorema usaha dan energi
4. Daya
5. Usaha oleh gaya konservatif dan tak konservatif
6. Kekekalan energi
2
1. Usaha oleh suatu Gaya.
Usaha oleh suatu gaya adalah : perkalian antara gaya
dengan pergeseran
·
a. Usaha Oleh Gaya Yang Konstan

F

m
m
S

Usaha oleh gaya F menggerakan benda sejauh S :


W  F . S  F S Cos 
 = sudut antara gaya F dan pergeseran S
Satuan usaha : Joule ( J ) atau N.m
1 J = 1 N.m = 107 dyne. Cm = 107 erg
3
b. Usaha Oleh Gaya Yang Berubah
F
Y
F
X
W =  F(x) dx
W =  ( F(x) dx + F(y) dy)
(1 dimensi )
( 2 dimensi)
Contoh : Usaha untuk menarik pegas sejauh X
Gaya yang diperlukan untuk menarik pegas sejauh X :
F(x) = k X
Maka : W =  F(x) dx =  k X dx = ½ k X2
4
2. Energi Kinetik
Energi kinetik benda = kemampuan benda melakukan
usaha karena bergerak.
Dari Hukum Newton II : F = m a
F = m( dV/dt ) = m (dV/dt)(dX/dX) = mV (dV/dX)
atau
F dX = m V dV
Untuk pergeseran benda dari posis X1 ke posisi X2
W = ½ m V22 - ½ m V12
Didefinisikanenergi kinetik : Ek = ½ mV2
5
3. Teorema Usaha dan Energi
Menurut teorema usaha dan Energi :
Usaha oleh resultan gaya sama dengan perubahan energi
kinetik benda
W = Ek
- Usaha positif bila Ek akhir > Ek awal ( kecepatan akhir >
kecepatan awal
- Usaha negatif bila Ek akhir < Ek awal ( kecepatan akhir <
kecepatan awal
6
4. DAYA
Daya adalah kecepatan usaha yang dilakukan terhadap
waktu.
Daya rata-rata : P = W / t
Daya sesaat : P = dW/dt
Jika daya konstan : P = P = W / t
Satuan daya :
SI : Joule/detik = Watt
BE: lb-ft/detik
7
5. Usaha oleh gaya konsevatif
a. ENERGI POTENSIAL ( EP )
- Kemampuan benda melakukan usaha karena kedudukannya
dalam medan potensial.
- Energi potensial merupakan energi yang tersimpan dan dapat
diubah menjadi energi kinetik.
- Bila pada benda hanya bekerja gaya konservatif , berlaku
W = EK = - EP
Artinya : Setiap perubahan energi potensial akan diimbangi
oleh perubahan energi kinetik .
8
b. Energi Potensial Gaya Gravitasi
Dari teorema Usaha-Energi :
y
1
ΔEP    F(Y) dy  mgY2 - mgY1
y
2
Energi potensial gaya gravitasi : EP = mgh
c.Energi Potensial Pegas
Dari teorema Usaha-Energi :
X2
EP, pegas  -  (k X ) dX  1 k X22  1 k X12
2
2
X1
Energi potensial pegas : EPegas = ½ k X2
Satuan energi potensial : Joule ( J )
9
6. Kekekalan Energi
Dalam kondisi ideal ( tidak ada gaya gesekan) :
EK +  EP = 0
( hukum kekekalan energi )
· ENERGI MEKANIK BENDA
Dari persamaan di atas diperoleh :
( 1 m V22 - 1 m V22 )  ( mg Y2 - mgY1 )  0
2
2
( 1 m V22  mgY2 )  ( 1 m V12  mgY1 )
2
2
Didefinisikan : ½ m V2 + m g y = Em = energi mekanik
Maka energi mekanik benda = konstan
10
USAHA OLEH GAYA TAK KONSERVATIF
Jika terdapat gaya gesekan , sebagian energi mekanik benda
diubah menjadi bentuk energi lain (panas ) .
Persamaan kekekalan energi menjadi : EK +  EP = WG
WG = - k N d = usaha oleh gaya gesekan
d = panjang lintasan yang ditempuh benda
WG  ( 1 m V22  mgy2) - ( 1 m V22  mgy2)
2
2
Bila disamping gaya gravitasi , pada benda juga bekerja
gaya oleh pegas , persamaan kekekalan energi menjadi :
WG = EK + EP + EPegas
Karena WG selalu negatif , maka energi mekanik benda
menjadi berkurang , yang dirubah menjadi energi internal
benda , yang menimbulkan kenaikan temperatur.
11

Download Report