Usaha dan Energi - fisikamariejoseph
Download
Report
Transcript Usaha dan Energi - fisikamariejoseph
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Usaha dan energi
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
STANDAR KOMPETENSI
1. Menganalisis gejala alam dan
keteraturannya dalam cakupan mekanika
benda titik
KOMPETENSI DASAR:
1.5 Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan
energi dengan hukum kekekalan energi mekanik
INDIKATOR
1. Menguraikan hubungan antara usaha, gaya, dan
perpindahan
2. Menghitung besar energi potensial (gravitasi dan
pegas) dan energi kinetik
3. Menerapkan hubungan antara usaha dan energi kinetik
4. Menerapkan hubungan antara usaha dengan energi
potensial
5. Menganalisis bentuk hukum kekekalan energi mekanik
Usaha dan energi
BERANDA
Mengapa mobil jeep ini mampu menarik
sebuah beban yang sangat berat ???
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
karena adanya usaha.
Apa yang dimaksud dengan usaha ?
DEFINISI
Usaha adalah hasil kali antara gaya konstan F
dengan perpindahan s.
BERANDA
W F cos s
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
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)
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Satuan Dari usaha
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Teorema Usaha -Energi
Dan Energi Kinetik
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.
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
ENERGI KINETIK
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Definisi
Energi kinetik dari suatu benda dengan
massa m dan laju v, diberikan oleh:
1 2
EK mv
2
Satuan SI dari Energi Kinetik adalah:
joule (J)
TEOREMA USAHA-ENERGI
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
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:
1 2 1 2
W EK f EK0 mv f mv0
2
2
USAHA OLEH ENERGI KINETIK
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
ENERGI POTENSIAL GRAVITASI
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
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:
REFERENSI
PENYUSUN
EP mgh
Energi Mekanik Total
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
ENERGI MEKANIK TOTAL
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
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
Kekekalan Energi Mekanik
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Jika tidak ada kerja yang dilakukan oleh
gaya non-konservatif, atau Wnc = 0, maka
Ef = E0
(½mvf2 + mghf) = (½mv02 + mgh0)
Atau energi mekanik total bernilai konstan
sepanjang lintasan antara titik awal dan
akhir, atau tidak ada perubahan dari nilai
awalnya E0.
Contoh: Roller Coaster Raksasa
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Satu dari yang tercepat
diantara roller coaster di
dunia adalah Magnum XL200 di Cedar Point Park in
Sandusky, Ohio (seperti
gambar). Kereta seakanakan 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.
PENYELESAIAN
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
Gaya normal tegak lurus arah gerak sehingga
tidak ada kerja yang dilakukan. Gesekan
diabaikan, sehingga Wnc = 0 J.
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik,
sehingga:
1 2
1 2
mv f mgh f mv0 mgh0
2
2
energi mekanik akhir
PENYUSUN
vf
energi mekanik awal
v02 2 g h f h0 34,1 m/s
DAYA
BERANDA
Daya rata-rata adalah rata-rata perubahan
dari kerja W yang dilakukan dan diperoleh
denganPmembagi W dengan waktu yang
diperlukan untuk melakukan kerja tersebut.
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
W
P
t
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Definisi
Satuan SI untuk Daya adalah joule/detik =
watt (W)
Tabel Satuan dari Daya
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
BENTUK LAIN DARI DAYA
BERANDA
KOMPETENSI
Daya dapat pula didefinisikan sebagai perubahan
dari energi dibagi dengan waktu.
perubahan energi
P
waktu
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
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:
REFERENSI
PENYUSUN
P Fv
LATIHAN SOAL
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
1. Usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar
50 N sewaktu menarik beban seperti
gambar pada sudut 45ºsejauh 10 m adalah …
(J)
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
a.
b.
c.
d.
e.
100
150√2
200 √2
250 √2
500
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
JAWABAN :
BENAR
Penyelesaian : D
W = F x s cos θ
= 50 x 15 cos 450
= 250 √2
REFERENSI
PENYUSUN
SOAL SELANJUTNYA …
BERANDA
KOMPETENSI
JAWABAN :
SALAH
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Silakan coba lagi…
2. ANGKAT BEBAN
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Atlet angkat berat sedang mengangkat
barbel dengan berat 710 N. Pada gambar
b ia mengangkat beban sejauh 0,65 m di
atas dadanya. Pada gambar c ia
menurunkannya dedngan jarak yang
sama. Beban dinaikkan dan diturunkan
dengan kecepatan yang sama. Besar
usaha yang dilakukan pada barbel ketika
diangkat adalah …
a.
b.
c.
d.
e.
460 J
- 460 J
300 J
-350 J
280 J
JAWABAN :
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
BENAR
Penyelesaian : A
Barbel diangkat dan diturunkan dengan
kecepatan yang sama, sehingga
kondisinya adalah setimbang.
Konsekwensinya, gaya F yang
dikerjakan oleh atlet haruslah seimbang dengan berat dari barbel
tersebut, sehingga F = 710 N
Kerja ketika beban dinaikkan:
BERANDA
KOMPETENSI
JAWABAN :
SALAH
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Silakan coba lagi…
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
3. Berdasarkan soal no. 2 besar usaha yang
dilakukan pada barbel ketika diangkat
adalah …
a.
b.
c.
d.
e.
460 J
- 460 J
300 J
-350 J
280 J
JAWABAN :
BERANDA
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
BENAR
Penyelesaian : B
Barbel diangkat dan diturunkan dengan
kecepatan yang sama, sehingga kondisinya
adalah setimbang. Konsekwensinya, gaya F
yang dikerjakan oleh atlet haruslah seimbang dengan berat dari barbel tersebut,
sehingga F = 710 N
Kerja ketika beban diturunkan adalah …
BERANDA
KOMPETENSI
JAWABAN :
SALAH
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
Silakan coba lagi…
REFERENSI
BERANDA
1.
Ekowati, Evelyn. 2007. Fisika untuk SMA kelas
XI Program Ilmu Alam. Surakarta : Penerbit CV.
Haka MJ.
2.
Kanginan, Martin. 2007. Fisika untuk SMA Kelas
XI Semester 1. Jakarta : Penerbit Erlangga
3.
Kanginan, Martin. 2007. Seribu Pena untuk SMA
Kelas XI. Jakarta : Penerbit Erlangga
4.
http://www.google.co.id/imglanding?q=gambar
usaha dan energi.
KOMPETENSI
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
PENYUSUN
BERANDA
KOMPETENSI
Nama
Instansi
Website
: Novita Pratama, s. Pd
: Sma Negeri 2 arga makmur
: www. Sman2arma.com
MATERI
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
PENYUSUN
EDITOR
Nama
Email
: Nur Samsudin, S. Pd.Fis.
: [email protected]