Konsep Usaha dan Energi

Usaha di dalam fisika sangat berkaitan dengan 2 elemen utama yaitu GAYA dan PERPINDAHAN

Jadi sesuatu dikatakan sebuah usaha jika ada GAYA yang dikerjakan pada benda.

Usaha merupakan besarnya energi yang diberikan untuk menggerakan/memindahkan suatu benda. Jadi usaha itu dilakukan pada suatu benda oleh sebuah gaya apabila gaya tersebut bergerak melewati suatu jarak dan ada komponen gaya sepanjang lintasan geraknya.

Apa itu gaya?

Gaya adalah dorongan atau tarikan yang menyebabkan benda mengalami perubahan posisi.

Gaya dikatakan sudah melakukan usaha pada benda jika gaya tersebut membuat bendanya berpindah.

Dalam bentuk matematis Usaha dapat dirumuskan:

Misal kamu membantu temanmu untuk mendorong mobil. Ketika mobilnya kamu dorong, ada 2 hal yang bisa terjadi. Pertama mobilnya bergerak dan kedua mobilnya diam.

Ketika kamu memberikan gaya pada mobil dan kemudian mobilnya bergerak. Nah ini artinya kamu telah melakukan usaha, karena gaya yang kamu berikan membuat mobilnya bergerak. Tetapi jika kamu memberikan gaya pada mobil dan mobilnya tidak bergerak artinya usaha kamu bernilai NOL.

Konversi Satuan

Satuan dari Usaha adalah Joule

1 Joule = 1 N.m

dalam sistem Amerika satuan usaha adalah foot-pound, jadi jika kita konversi maka:

1 Joule = 0,738 ft-lb

Usaha Pada Bidang Datar

Gerak dalam satu dimensi dengan gaya konstan

Pada kenyataanya ketika kita memberikan gaya pada suatu benda dalam bidang datar, gaya yang kita berikan tidak searah dengan gerak benda. Tetapi kadang gaya yang kita berikan bekerja pada sudut tertentu.

Contohnya kalau misalnya kita narik mobil pake tambang sehingga menghasilkan sudut antara gaya tarikan dengan arah perpindahan, bagaimanakah cara menentukan nilai dari usahanya?

Jadi kita tinggal pecah gayanya ke masing-masing sumbu, dimana ada gaya dan usaha yang dilakukan di sumbu X dan ada yang bekerja pada sumbu Y.

Kenapa ada gaya dan usaha yang dilakukan pada sumbu X dan Y?

Karena pas kamu narik mobil kamu narik agak ke kanan sdan juga ke atas. Jadi kita harus pertimbangkan kedua arah tersebut untuk menghitung besar total gaya dan usaha yang kamu lakuin ketika narik mobil pake tambang

Contoh ilustrasi:

Contoh gaya dengan sudut tertentu:

Contoh Soal:

Jika sebuah mobil ditarik dengan menggunakan tambang dengan gaya tarikan sebesar 15 N, dan membentuk sudut tarikan 60⁰ kemudian mobil berpindah sejauh 8 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada mobil tersebut?

Diketahui :

F = 15 N, Δx = 8 m, Besar sudut = 60⁰

Ditanyakan : W?

Jawab :

Jadi karna mobilnya ga terbang atau menembus tanah, berarti tidak ada usaha yang dilakukan pada arah sumbu Y, artinya Δy = 0. Maka usahanya hanya terjadi pada sumbu X.

Maka dapat kita cari dengan rumus W=F.Δx.cosθ

W =F.Δx.cosθ

W = 15.8.1/2 = 60 Joule

Usaha Pada Bidang Miring

Jika usaha harus dilakukan pada bidang miring maka hal pertama yang harus dilakukan adalah kita harus menguraikan gaya-gaya yang bekerja pada benda dan menggambarkan diagram benda bebasnya.

Berikut merupakan contoh penguraian komponen gaya pada bidang miring:

Konsep Usaha dan Energi

Pengertian Energi

Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha

Energi merupakan salah satu konsep yang sangat penting dalam sains dan teknologi. Di alam semesta ini energi banyak sekali bentuknya seperti energi listrik, energi kimia, energi nuklir, energi cahaya, energi panas, energi matahari, energi mekanik,dll.

Energi yang ada di alam ini jumlahnya selalu konstan. Tidak akan bertambah dan berkurang. Hal ini di dalam fisika disebut sebagai "Hukum Kekalan Energi".

Hukum Kekekalan Energi

Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan tetapi energi bisa diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Ketika energi dikonversi maka disitulah energi akan menghasilkan produk baik berupa usaha ataupun panas.

Hasil dari Energi adalah USAHA dan PANAS

Simpelnya gini, kita sering pake motor sama mobil, dimana kita tahu bahwa motor sama mobil gabisa nih gerak sendiri, makanya dia butuh energi. Umumnya energinya itu didapat dari bahan bakar. Nah si bahan bakar inilah yang bisa membuat mobil jadi bisa melaju (melakukan usaha) dan ngebuat si mesinnya jadi panas.

Energi mekanik sendiri dapat dibagi menjadi 2 yaitu energi kinetik dan energi potensial.

Apa itu energi kinetik dan energi potensial?

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Dimana gerak ini merepresentasikan kecepatan. dengan kata lain benda yang memiliki kecepatan akan pula memiliki energi kinetik.

Dalam bentuk matematis energi kinetik dapat dirumuskan:

Hubungan usaha dan energi kinetik:

Besar usaha sama dengan perubahan energi kinetik apabila sebuah benda mengalami perubahan kelajuan.

Hubungan usaha dan kelajuan dalam bentuk matematis dapat dirumuskan:

Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam benda diam akibat posisi/kedudukan benda tersebut.

Sumber energi potensial bisa berasal dari gaya berat, gaya gravitasi, gaya pegas, dll.

Benda yang memiliki energi potensial memiliki potensi untuk bergerak dan melakukan usaha. Misalnya buah mangga yang terdapat di pohon memiliki energi potensial karena kedudukannya.

Dalam bentuk matematis energi potensial dapat dirumuskan: