Usaha dan Energi

Definisi Usaha

pengertian usaha
pict by google

Pengertian usaha adalah sebagai sejumlah gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga menyebabkan benda berpindah sepanjang garis lurus dan searah dengan arah gaya.

Dalam kehidupan sehari-hari diartikan sebagai kegiatan dengan mengerahkan tenaga, pikiran, atau kemampuan yang dimilikinya untuk mencapai tujuan tertentu. Usaha dapat juga diartikan sebagai pekerjaan untuk mencapai tujuan tertentu. Pengertian usaha dalam fisika hampir sama dengan pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari. Kesamaanya adalah dalam hal kegiatan dengan mengerahkan tenaga.

Pengertian usaha secara umum menurut fisika adalah adalah perubahan energi. Sedangkan pengertian usaha adalah perkalian gaya yang segaris dengan perpindahan dan besar perpindahan itu pengertian usaha khusus untuk gerak. Jadi apabila seorang mendorong dinding tetapi dinding tidak bergerak, tetap orang tersebut melakukan usaha karena telah terjadi perubahan energi yaitu energi kimia berubah menjadi energi panas, hanya saja usaha oleh gaya orang tersebut tidak untuk gerak tetapi untuk panas sehingga tidak sesuai dengan tujuan (gerak) maka diberi nilai 0.

Pengertian usaha iyalah suatu kegiatan yang menggunakan energi untuk memindahkan suatu benda,dari suatu tempat ke tempat lain. Jadi dapat disimpulkan definisi dari usaha sendiri iyalah hasil kali antara gaya dan perpindahan, jika di rumuskan akan menjadi seperti ini :

Rumus usaha

W=F.s

Keterangan:

  • W=usaha satuan nya(joule atau kg m2/s2)
  • F=gaya satuan nya(newton)
  • S=perpindahan satuan nya(m)

Lalu ada juga keterangan tambahan seperti di bawah ini:

  • 1 N=105dyne
  • 1 m=102cm
  • 1 Nm=107dyne cm
  • 1 J=107erg
  • Nm=J
  • Dyne cm=erg

Dan jika gaya yang bekerja pada benda lebih dari satu, maka usaha yang di kerjakan benda merupakan hasil dari resultan gaya. Lalu benda bermasa m di dorong oleh gaya F1 dan di tarik oleh gaya F2. Dan di antara benda dan lantai terjadi gaya gesek F3. Dan akibat dari bekerjanya ketiga gaya tadi benda akan berpindah sejauh s. Lalu besar usaha yang telah di kerjakan pada benda yaitu :

rumus usaha
rumus usaha

W=W1+W2+W

=F1s+F2s+(-F3)s

=(F1+F2–F3)s

=w=Rs

(R=resultan gaya yang bekerja pada benda).

Definisi Energi

pengertian energi
pict by google

Energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu tindakan atau pekerjaan (usaha). Kata “Energi” berasal dari bahasa yunani yaitu “ergon” yang berarti kerja. Dalam melakukan sesuatu kita selalu memanfaatkan energi, baik secara sadar maupun tidak sadar.

Energi suatu besaran turunan dengan satuan N.m atau Joule. Energi dan kerja mempunyai satuan yang sama. Energi didefinikan sebagai tenaga atau gaya untuk berbuat sesuatu, yang secara umum didefinisikan sebagai kemampuan melakukan suatu pekerjaan. Sedangkan kerja bisa didefinisikan sebagai usaha untuk memindahkan benda sejauh S (m) dengan gaya F (Newton).

Menurut KBBI energi didefiniskan sebagai daya atau kekuatan yang diperlukan untuk melakukan berbagai proses kegiatan. Energi merupakan bagian dari suatu benda tetapi tidak terikat pada benda tersebut. Energi bersifat fleksible artinya dapat berpindah dan berubah.

macam-macam energi

1. Energi Kinetik

Pengertian dari energi kinetik yaitu energi yang di miliki oleh suatu benda atau objek karna gerak nya,lalu kata ini di ambil dari kata Yunani yaitu kinetikos yang berarti gerak.

Rumus:EK=1/2m . v2

Keterangan:

  • EK=energi kinetik(joule)
  • m=massa(kg)
  • v=kecepatan benda(m/s2)

lalu hubungan antara energi kinetik dan usaha di rumuskan seperti ini:

W=EK=1/2m(v2/2–v1/2)

keterangan:

  • W=usaha yang di lakukan benda(joule)
  • EK=energi kinetik(joule)
  • (v2/2–v1/2)=perubahan kecepatan(m/s2)

2. Energi Potensial

Pengertian dari energi potensial sendiri adalah energi yang di miliki sebuah benda karna posisinya atau bentuk maupun susunannya contoh nya seperti gravitasi.

Rumus:EP=m.g.h

Keterangan:

  • EP=energi potensial(joule)
  • m=massa(kg)
  • g=percepatan gravitasi(m/s2)
  • h=tinggi benda dari permukaan tanah(m)

lalu hubungan antara energi kinetik dan usaha di rumuskan seperti ini:

W=EP=m.g(h2–h1)

Keterangan:

  • W=usaha yang di lakukan benda(joule)
  • EP=energi potensial(joule)
  • m=massa(kg)
  • g=percepatan grativasi(m/s2)
  • hdan h1=perubahan ketinggian(m)

3. Energi Mekanik

Energi mekanik sendiri sebenarnya bentuk energi yang berkaitan dengan gerak. Sama hal nya seperti energi di atas sebenarnya kedua energi di atas adalah pecahan dari energi mekanik karna itu dapat di simpulkan dengan rumus persamaan yaitu:

EM=Ek+Ep

Lalu ada juga yang di sebut Hukum kekekalan energi yang artinya energi mekanik yang di miliki suatu benda nilai nya selalu konstan atau tetap pada setiap titik lintasan benda. Dan yang terpenting adalah Energi tidak dapat diciptakan maupun di hancur kan, energi hanya bisa berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Maka persamaan Hukum kekekalan energi di rumuskan seperti di bawah ini:

Δ=0

EM1=EM2=konstan

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

Keterangan:

  • EM=energi mekanik
  • Ek=energi kinetik
  • Ep=energi potensial

Usaha dan Energi dalam Ilmu Fisika

pengertian usaha dan energi dalam ilmu fisika
pict by google

Usaha merupakan perubahan energi yang terjadi pada suatu benda, baik perubahan energi kinetik maupun energi potensial. Secara matematis, hubungan antara usaha dan energi dirumuskan sebagai berikut.

Daya

Tentu teman -teman pernah mendengar istilah daya, kan? Lalu memangnya daya itu apa sih? Juga apa sih hubungan antara daya dan usaha serta energi?, Berikut penjelasannya:

Daya adalah kecepatan dalam melakukan usaha. Istilah lain daya ialah usaha yang dilakukan setiap sekon. Secara matematis, daya dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

P = daya (Watt);

t = waktu (s);

F = gaya (N);

s = perpindahan (m); dan

v = kecepatan (m/s).

Contoh soal:

Contoh soal 1:

Sebuah benda meluncur di atas papan kasar sejauh 7 m. Jika benda mendapatkan gesekan dengan papan sebesar 120 N, tentukan besarnya usaha yang dilakukan gaya gesek tersebut!

Diketahui:

fg = 120 N

= 7 m

Ditanya: W =…?

Pembahasan:

Oleh karena gaya gesek berlawanan dengan perpindahan benda, maka usaha yang dilakukan bernilai negatif. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Jadi, besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya gesek tersebut adalah 840 J.

Contoh soal 2:

Sebuah benda bermassa  5 kg jatuh bebas dari ketinggian 2 m di atas hamparan pasir. Jika benda masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir sebelum berhenti, tentukan gaya gesek yang dilakukan pasir terhadap benda!

Diketahui:

m = 5 kg

h = 2 m

s = 2 cm = 0,02 m

Ditanya: fg =…?

Pembahasan:

Permasalahan pada soal dapat digambarkan sebagai berikut.

Usaha oleh gaya gesek sama dengan perubahan energi potensial benda, sehingga berlaku persamaan berikut.

Ingat bahwa arah gaya gesek berlawanan dengan arah perpindahan benda, sehingga usaha memiliki nilai negatif.

Oleh karena itu ketinggian akhir benda sama dengan 0, maka:

 

Jadi, besar gaya gesek yang dilakukan pasir terhadap benda adalah 5.000 N.

Contoh soal 3:

Air terjun setinggi 20 m dengan debit 50 m3/s dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin PLTA. Jika 25% energi air dapat diubah menjadi energi listrik dan massa jenis air 1.000 kg/m3, maka tentukan daya keluaran generatornya!

Diketahui:

h = 20 m

Q = 50 m3/s

g = 10 m/s2

ρ = 1.000 kg/m3

Ditanya: P =…?

Pembahasan:

Seperti yang kita ketahui bahwa usaha merupakan perubahan energi potensial, sehingga berlaku persamaan berikut.

Jadi, daya keluaran generatornya adalah 2.500 kW.

Berikut diatas adalah penjelasan lengkap mengenai energi dan usaha, semoga bermanfaat. Terimakasih

Tinggalkan Balasan