Fisika Listrik "Usaha & Energi"

USAHA DAN ENERGI

LAPORAN

Fisika Listrik

Yang dibina oleh Bapak F.X Budi Rahardjo

 Oleh :

Eliyawati                                       120534400687

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

Usaha dan Energi

Usaha

Secara matematis, usaha yang dilakukan oleh gaya yang konstan didefinisikan sebagai hasil kali perpindahan dengan gaya yang sejajar dengan perpindahan.

Maka rumusnya adalah           :           W = F . s

Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Komponen gaya yang searah dengan perpindahan adalah F cos α.

Maka rumusnya adalah         :           W= F cos α. S

Dimana           :         W= usaha (joule)

F= gaya (newton)

s= jarak/perpindahan (meter)

α= sudut antara gaya dengan arah perpindahan (derajat)

Usaha yang dilakukan       :

• Berbanding lurus dengan besarnya gaya;
• Berbanding lurus dengan perpindahan benda;
• Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda

Hubungan arah gaya dan perpindahan     :

• Jika α = 0°, arah gaya berimpit dengan arah perpindahan, W = F . S
• Jika α= 90°, arah gaya tegak  lurus dengan arah perpindahan, cos 90° = 0, dikatakan gaya tidak melakukan usaha
• Jika s = 0, berarti gaya tidak menyebabkan benda berpindah, maka usaha yang dilakukan nol. Misal anda mendorong tembok, tembok tidak bergerak maka dalamf hal ini anda tidak melakukan usaha.

Usaha Pisitif dan Negatif

• Jika arah gaya searah dengan arah perpindahan maka dikatakan bahwa usahanya positif.
• Jika arah gaya terhadap arah perpindahan membentuk sudut 180° atau berlawanan arah. Contoh arah gaya gesek berlawanan arah dengan arah perpindahan

Energi

Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha, mencakup energi panas, listrik, gerak/ kinetik, potensial, mekanik, dan lain sebagainya. Sesuai dengan hukum energi, energi tidak dapat diciptakan tidak pula dimusnahkan, akan tetapi energi dapat berubah dari energi satu menjadi energi lain.

1. Energi kinetik

Energi yang dimiliki benda karena benda bergerak.

Secara umum dapat dirumuskan :       Ek = ½ m (v_t²- V₀²)

Jika mula – mula suatu benda diam,  V₀ = 0 , maka  Ek = ½ mv²

Dimana            Ek = energi kinetik (joule)

m  = massa benda (kg)

V = kecepatan gerak (m/s)

2. Energi potensial

Energi yang dimiliki oleh benda karena tempatnya ( kedudukannya)

E_p = mgh

Dimana,Ep = energi potensial (joule)

m = massa (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = ketinggian (m)

3. Energi mekanik

Jumlah energi potensial dan energi kinetik

Emek.   = Ep + Ek

=  mgh + ½ mv²

Dimana,Ep = energi potensial (joule)

Ep = energi potensial

m  = massa (kg)

g   = percepatan gravitasi (m/s²)

h   = ketinggian (m)

Hubungan Usaha dengan Ep dan Ek

1. Usaha yang dilakukan pada benda sama dengan perubahan energi kinetik (∆Ek).

W = ∆Ek

W = Ek₂-Ek₁

 

2. Usaha yang dilakukan gaya berat adalah selisih energi potensial benda tersebut (∆Ep)

W = -∆Ep

W = Ep₁-Ep₂

Contoh soal  :

1. Suatu roda penggulung kabel listrik bergerak sejauh 15 m dengan membawa beban 1 ton. Berapa besar usaha yang dilakukan oleh roda? (g = 9,8 m/s²)

Diket : s = 15 m

m = 1 ton = 1000 kg

g = 9,8 m/s²

Jawab :

W = F.s

= m.g.s

= 1000.9,8.15

= 147000 J = 147 KJ

2. Benda yang massanya 100 kg berada 8 meter di atas permukaan tanah, dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan 5 m/s.

maka tentukan :

a.       Ep benda

b.      Ek benda saat tiba di tanah

Diket : h = 8 m

m = 100 kg

vₒ = 5 m/s

Jawab:

a. Ep = mgh                 b. vt² = vₒ² + 2gh       Ek = ½ mvt²

= 100.9,8.8                  = 5 + 2.9,8.8                     = ½.100.181,8

= 78400 J                    = 25 + 156,8                     = 9090 J

                                    = 181,8 m/s

                                    vt = 13,48 m/s