Loading Preview
Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.
Pada kesempatan kali ini, kita akan membahas tentang Usaha dan Energi. Berikut penjelasannya.
Usaha
Kalian tentu sudah tidak asing dengan kata usaha. Kata usaha sering digunakan dalam berkomunikasi sehari-hari.
Misalkan, rani berusaha mempercepat laju sepedanya agar tidak terlambat sampai di sekolah, rama memperkuat tarikannya agar talinya putus. Saat mendorong meja pun juga dikatakan usaha.
Nah, di pembahasan kali ini kita juga akan mengupas komponen-komponen dari usaha yang dilakukan. Berikut penjelasannya.
Pengertian dan Rumus Usaha
Sebenarnya apa itu usaha?
Dalam fisika, usaha memiliki makna yang berbeda. Jika seseorang memberikan gaya konstan [F ] pada suatu benda sehingga menyebabkan benda berpindah sejauh s,maka usaha [W] yang dilakukan gaya tersebut dinyatakan dengan :
Rumus Usaha
W = F.s
W= F cos α . s
Keterangan :
- W = usaha yang dilakuka [joule/ J]
- F = gaya yang bekerja [newton/N]
- s = perpindahan [meter/m]
- α = sudut yang terbentuk antara gaya dan perpindahan benda [derajat]
Nah dalam materi usaha terdapat 2 syarat khusus mengenai definisi usaha dalam fisika.
Pertama, gaya yang diberikan pada benda haruslah mengakibatkan benda itu berpindah sejauh jarak tertentu.
Itu artinya, ketika seseorang mendorong dinding dengan tenaga maksimal,namun dinding tidak berpindah kemana-mana, maka di kasus ini orang tersebut dikatakan tidak melakukan usaha karena perpindahnannya nol.
Syarat yang kedua, yaitu gaya tersebut harus memiliki komponen arah yang paralel terhadap arah perpindahan.
Baik teman-teman, selanjutnya akan dibahas penerapan usaha dalam kegiatan sehari-hari.
Contoh Soal Usaha dalam Kehidupan Sehari-hari
Sebuah balok es bermassa 10 kg dipindahkan dengan cara ditari oleh pak danu. Pak Danu menarik balok es tersebuut dengan gaya sebesar 50 N sehingga berpindah sejauh 8 meter. Jika α = 60o dan gesekan antara balok dengan lantai diabaikan, berapa usaha yang dilakukan pak Danu ?
Pembahasan
diketahui :
F = 50 N ; m = 10 Kg ; s = 8 m
jawaban :
W = cos α.s
W = [50 N] [cos 60o ][8 m]
W = [50 N] [1/2 ][8 m]
W = 200 joule
Nah temen-temen, di pembahasan selanjutnya ada materi energy, simak dengan seksama yaa.
Baca juga Momen Inersia.
Energi
Kata energi juga tidak asing bagi kita. Dalam kehidupan sehari-hari tubuh kita membutuhkan energi agar kita tidak lemas dan terlihat fresh.
Sumber energi untuk tubuh kita yaitu dari bahan makanan yang mengandung karbohidrat seperti nasi, kentang, singkong dll.
Seperti halnya dalam fisika, walaupun pembahasan energi tidak sama persis dengan energi dalam tubuh manusia namun energi dalam fisika pun juga membutuhkan beberapa komponen agar menghasilkan energi tersebut.
Berikut penjelasannya.
Pengertian Energi
Pada hakikatnya, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, akan tetapi energi dapat diubah dari suatu bentuk energi ke bentuk energi yang lain.
Definisi dari energi sendiri yaitu suatu ukuran kemampuan suatu benda untuk melakukan suatu usaha. Satuan untuk mengukur energi adalah joule [J].
Dalam materi energi terdapat sebutan-sebutan yang pasti tidak asing bagi temen-temen. Yuk,kita bahas satu-satu yaa.
Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda akibat kedudukan atau posisi benda tersebut.
Energi potensial terbagi menjadi 2, yaitu energi potensial gravitasi dan energi potensial elastis.
Energi potensial disebut juga energi diam karena benda yang berada dalam keadaan diam dapat memiliki energi potensial.
Persamaan energi potensial yaitu
Rumus Energi Potensial
Ep = m.g.h
Keterangan:
- ip = energy potensial [J]
- m = massa benda [Kg]
- g = percepatan gravitasi [m/s2]
- h = ketinggian benda jatuh [m]
Oke, next yang akan kita bahas mengenai energy kinetic. Silahkan disimak.
Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena benda tersebut bergerak. Jadi, setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik.
Contohnya, energi kinetik dimiliki oleh sepeda yang dikayuh, pesawat yang sedang terbang, dan singa yang sedang berlari.
Persamaan untuk energi kinetik adalah sebagai berikut.
Rumus Energi Kinetik
Ek = ½.m.v2
Keterangan:
- EK = energy kinetic [J]
- m = massa benda [Kg]
- v = kecepatan benda [m/s]
Bukan tidak mungkin sebuah benda memiliki energi kinetik dan energi potensial. Nah, untuk lebih jelasnya kita akan membahas tentang energi mekanik [gabungan dari energi potensial dan energi kinetik]
Energi Mekanik
Energy mekanik merupakan jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda, atau bisa disebut dengan energi total.
Besarnya energi mekanik suatu benda selalu tetap. Sedangkan energi kinetik dan energi potensialnya bisa berubah-ubah.
Penulisannya secara matematis adalah sebagai berikut
Rumus Energi Mekanik
EM = EP+EK
Perhatikan gambar diatas, ketika benda jatuh benda akan mengalami perubahan energy kinetic dan energy potensial gravitasi.
Saat bola berada pada ketinggian h1, energy potensial gravitasinya adalah EP1 dan energy kinetiknya EK1,saat benda mencapai ketinggian h2, maka energy potensialnya EP2 dan energy kinetiknya EK2.
Dengan demikian, persamaan dapat dituliskan sebagai berikut
W = ∆EK = ∆EP
EK2 – EK1 = EP1 – EP2
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
m.g.h1+ ½.m.v12 = m.g.h2 + ½.m.v22
Ini disebut Hukum Kekekalan Energi
Masih berkaitan dengan energi, selanjutnya kita akan membahas tentang Daya. Simak lebih lanjut temen-temen.
Daya
Daya adalah laju usaha yang dilakukan terhadap waktu. Secara matematis daya dirumuskan dengan :
Rumus Daya
P = w/t
Keterangan
- P = daya [Watt]
- W = usaha atau energy [J]
- t = waktu [s]
daya yang dihasilkan oleh sebuah mesin yang mempunyai gaya F untuk menghasilkan kecepatan v, besarnya :
P = F.v
Oke, setelah pembahasan diatas, selanjutnya kita akan membahas tentang contoh penerapan energy dalam kehidupan sehari-hari.
Baca juga Hukum Newton.
Contoh Soal Energi dalam kehidupan sehari-hari
1. Buah kelapa dengan massa 2,5 Kg jatuh dari pohonnya dengan ketinggian 4.5 m. jika percepatan gravitasi sebesar 9.8 m/s2 .berapa energy potensialnya ?
Pembahasan
diketahui:
m = 2,5 Kg
h = 4,5 m
g = 9.8
Penyelesaian:
EP = m.g.h
EP = 2,5 . 9,8 . 4,5
EP = 110,25 J
2. Sebuah batu dengan massa 30 g dipasangkan pada ketapel dan dilesat kan dengan kecepatan 15 m/s. tentukan energy kinetic pada batu tersebut ?
Pembahasan
diketahui
m = 3 g =3 x 10-2 Kg
v = 15 m/s
Penyelesaian
EK = ½.m.v2
EK = ½. 3×10-2 .152
EK = 3,375 J
3. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian tertentu dengan kecepatan 10 m/s. tentukan massa bola tersebut, bila percepatan gravitasinya sebesar 10 m/?
Pembahasan
diketahui
v = 10 m/s
g = 10 m/s2
Penyelesaian
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
EP1 + 0 = 0 + EK2
m.g.h1+ 0 = 0 + ½.m.v22
m.10.h1+ 0 = 0 + ½.m.102
m.10.h1 = 50.m
h1 = 50/10
h1 = 5 meter
Kesimpulan
Ada dua syarat untuk bisa mengatakan suatu gaya itu usaha atau bukan yaitu:
- gaya yang diberikan pada benda haruslah menyebabkan benda tersebut berpindah sejauh jarak tertentu.
- gaya tersebut harus memiliki komponen arah yang paralel terhadap arah perpindahan.
Energi yaitu suatu ukuran kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha. Satuan untuk mengukur energy adalah joule [J].
Baik, demikian pembahasan materi usaha dan energi kali ini, semoga bermanfaat bagi semua pembacanya. Aamiin. Baca juga Kesetimbangan Benda Tegar.
Kembali ke Materi FisikaVideo yang berhubungan
Pengertian Usaha
Pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari berbeda dengan pengertian usaha dalam fisika.
Pengertian Usaha dalam kehidupan sehari-hari atau menurut bahasa sehari-hari adalah upaya untuk mendapatkan sesuatu, yang dapat dicontohkan sebagai berikut:
- Seorang mahasiswa yang ingin lulus dengan IPK tinggi, diperlukan usaha keras dalam belajar.
- Dosen akan selalu berusaha dengan berbagai cara untuk menerangkan mata kuliahnya, agar dapat dipahami mahasiswanya dengan baik.
Dua contoh di atas menunjukkan bahwa kata Usaha dalam bahasa sehari-hari menjelaskan suatu aktivitas sehari-hari. Kata usaha dalam pengertian sehari-hari tidak dapat dinyatakan dengan suatu angka atau ukuran sehingga tidak dapat dinyatakan dengan rumus matematis.
Usaha dalam Fisika merupakan definisi yang sudah pasti, mempunyai arti dan dapat dinyatakan dengan rumus matematis. Usaha dalam Fisika merupakan proses perubahan Energi dan usaha ini selalu dihubungkan dengan gaya (F) yang menyebabkan perpindahan (s) suatu benda. Dengan kata lain, bila ada gaya yang menyebabkan perpindahan suatu benda, maka dikatakan gaya tersebut melakukan usaha terhadap benda.
Usaha oleh Gaya Konstan
Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya konstan F) pada suatu benda yang mengakibatkan perpindahan sebesar S, dapat dirumuskan sebagai berikut:
W = F. S
= F. S cos x
W = Usaha (joule atau J)
F = Gaya (newton atau N)
S = Perpindahan (meter atau m)
x = sudut yang dibentuk antara F dengan S
Jadi besar usaha oleh gaya konstan adalah hasil kali besar komponen gaya pada arah perpindahan dengan besarnya perpindahan yang dihasilkan.
Energi
Energi yang disebut dengan tenaga, dalam kehidupan sehari-hari sering dihubungkan dengan gerak. Contohnya, orang yang energik adalah orang yang selalu bergerak tidak pernah diam. Energi dihubungkan juga dengan kerja, sehingga Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja.
Dalam Fisika energi dihubungkan dengan gerak, yaitu kemapuan untuk melakukan kerja mekanik. Energi di alam adalah besaran yang kekal, dengan sifat-sifat sebagai berikut :
- Transformasi energi : energi dapat diubah menjadi energi bentuk lain, tidak dapat hilang misal energi pembakaran berubah menjadi energi penggerak mesin
- Transfer energi : energi dapat dipindahkan dari suatu benda kebenda lain atau dari sistem ke sistem lain, misal kita memasak air, energi dari api pindah ke air menjadi energi panas, energi panas atau kalor dipindah lagi keuap menjadi energi uap
- Kerja : energi dapat dipindah ke sistem lain melalui gaya yang menyebabkan pergeseran, yaitu kerja mekanik
- Kekal : energi tidak dapat dibentuk dari nol dan tidak dapat dimusnahkan
Energyi adalah suatu besaran yang tak dapat diciptakan atau dimusnahkan (hanya bisa di konversi atau berubah bentuk menjadi energi lain). Sumber-sumber energi banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari misalnya: energi minyak bumi, energi batubara, energi air terjun, energi nuklir dan energi kimia.
Macam-macam Energi :
1. Energi panas
Energi panas atau kalor adalah energi yang dihasilkan oleh panas. Contoh energi panas adalah api, yang dapat dibangkitkan dari kompor sebagai penghasil panas sehingga dapat digunakan untuk memasak. Energi panas juga dihasilkan dari sumber energi terbesar yaitu matahari, yang dapat digunakan untuk menjemur pakaian secara alami dan juga bisa digunakan untuk proses fotosintesis.
2. Energi kimia
Energi kimia adalah energi yang dihasilkan atau diperoleh dari hasil reaksi kimia. Contoh energi kimia adalah ketika kita mengonsumsi makanan di setiap harinya, maka makanan dalam tubuh terjadi reaksi kimia yang menghasilkan energi untuk beraktivitas. Contoh lainnya, Mobil dapat bergerak dihasilkan dari energi panas saat proses pembakaran berlangsung pada bensin.
3. Energi cahaya
Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh cahaya. Energi cahaya merupakan salah satu bentuk energi yang terpenting dalam kehidupan manusia. Tanpa adanya cahaya, maka kita akan kegelapan di malam hari. Sumber cahaya terbesar di bumi adalah matahari. Dengan adanya matahari, tumbuhan bisa melangsungkan proses fotosintesis yang menghasilkan oksigen untuk dapat dihirup oleh semua makhluk hidup di dunia. Selain cahaya matahari, energi cahaya juga tersimpan dalam lampu penerangan di malam hari.
4. Energi listrik
Energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh arus listrik. Energi listrik sangat diperlukan untuk menjalankan berbagai macam alat elektronik yang dibutuhkan saat beraktivitas. Energi istrik berfungsi sebagai alat penerangan, juga diperlukan untuk menjalankan alat-alat rumah tangga seperti kipas angin, AC, mesin cuci dan berbagai macam alat elektronik lainnya.
5. Energi gerak
Energi gerak (kinetik) adalah energi yang dimiliki oleh benda yang sedang mengalami gerak. Ada dua macam energi gerak, yaitu energi gerak alami dan energi gerak buatan. Contoh energi kinetik alami adalah air mengalir dan angin berhembus. Contoh energi kinetik buatan adalah gerakan kipas angin, gerakan mobil atau sepeda motor yang melaju. Semakin cepat benda bergerak, semakin besar energi geraknya.
6. Energi getaran
Energi getaran adalah energi yang ditimbulkan akibat adanya getaram. Bunyi adalah salah satu bentuk energi getar. Ketika pemain musik memetik gitar, dawai gitar akan bergetar. Getaran dawai inilah yang menghasilkan bunyi. Pada umumnya, alat musik menghasilkan energi getar.
7. Energi potensial
Energi potensial adalah energi yang dipunyai oleh suatu benda sebab posisinya (kedudukannya) terhadap suatu acuan. Contohnya, batu yang diangkat pada suatu ketinggian tertentu akan memiliki energi potensial. Jika massa batu besar makan energi yang dimiliki juga akan besar. Batu yang memiliki energi potensial yang disebabkan gravitasi bumi maka energinya akan disebut energi potensial bumi.
7. Energi pegas
Energi pegas adalah energi yang dimiliki oleh benda yang lentur atau elastisi. Misalnya per, busur, pegas, ketapel, trampolin, dan lain-lain. Saat kita menekan, menggulung, menarik, atau merenggangkan suatu benda elastis maka saat dilepaskan ia akan kembali ke bentuknya semula. Saat kita memberikan gaya pada benda itu, maka energi yang dihasilkan ialah energi potensial. Sedangkan, saat dilepaskan maka energinya berubah menjadi energi kinetik.
8. Energi Nuklir
Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan dari proses reaksi nuklir. Reaksi nuklir terjadi di inti atom yang pecah atau bergabung menjadi inti atom yang lain dan partikel lain lalu melepaskan energi kalor. Reaksi nuklir terdapat di matahari, bom nuklir, serta reaktor nuklir. Energi yang dihasilkan dari reaksi nuklir sangatlah besar sehingga dapat digunakan untuk dijadikan sebagai pembangkit listrik.
Untuk memahami lebih lanjut silahkan baca referensi-referensi yang ada atau modul tentang usaha dan energi pada link berikut:
Modul Usaha dan Energi
Tugas 4 (kelompok):
- Amati dengan seksama tayangan video melalui link berikut: Kincir Angin
- Diskusikan dengan anggota kelompok untuk menjelaskan gejala tersebut dari dimensi faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif, kemudian presentasikan di depan kelompok lainnya.
- Buat laporan hasil diskusi kelompok ukuran kertas A4 dalam file pdf dengan sistematika: judul, nama penulis & nim, ilustrasi gambar gejala, temuan fakta-fakta fisika (faktual), konsep-konsep fisika yang ada (konseptual), proses yang terjadi (prosedural), keterkaitan/keterhubungan antar konsep dan beberapa contoh terapan serupa lainnya (metakognitif).
- File tersebut diberi nama: NoKelompok-Kelas yang diprogram (misal PFA16)-Tugas 4 (kelompok)
- Kirim file tersebut ke alamat email:
Tugas 4 (individu):
- Carilah gejala fisika terkait usaha dan energi dalam kehidupan di sekitar Anda, kemudian buat gambar/foto. Atau boleh juga cari gambar/foto terkait dengan usaha dan energi yang ada dalam kehidupan di sekitar Anda.
- Jelaskan gejala tersebut dari dimensi faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif. Buat laporan individu ukuran kertas A4 dalam file pdf dengan sistematika: judul, nama penulis & nim, ilustrasi gambar gejala, temuan fakta-fakta fisika (faktual), konsep-konsep fisika yang ada (konseptual), proses yang terjadi (prosedural), keterkaitan/keterhubungan antar konsep dan beberapa contoh terapan serupa lainnya (metakognitif).
- File tersebut diberi nama: NIM-Kelas yang diprogram (misal PFA16)-Tugas 4 (individu)
- Kirim file tersebut ke alamat email:
Selamat Mengerjakan, Semoga Sukses