Usaha

Usaha

   September 24, 2023       Bagas

---

Usaha

Usaha adalah upaya untuk memindahkan suatu benda/beban pada jarak tertentu. Rumus usaha adalah:

W = F . s

Di mana:

W = Usaha (Joule)
F = Gaya (Newton)
s = Jarak perpindahan benda (meter)

Contoh Soal Usaha
Soal pertama:

Sebuah meja didorong oleh Budi dengan gaya 10 N dan dapat berpindah sejauh 2 meter. Tentukan besaran usaha yang dihasilkan oleh Budi!

Dik: F = 10 N, s = 2m
Dit: W?
Jwb: W = F . s = 10 . 2 = 20 J

Soal kedua:

Diperlukan sebuah usaha sebesar 100 J untuk memindahkan lemari besi sejauh 4m. Tentukan gaya yang dikeluarkan!

Dik: W = 100 J, s = 4m
Dit: F?
Jwb: F = W/s = 100 / 4 = 25 N

Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi dapat dikategorikan ke dalam:

• Energi kinetik
• Energi potensial
• Energi mekanik

Energi Kinetik

Setiap benda yang bergerak pasti memiliki energi kinetik. Apabila kita tuliskan ke dalam sistematis akan menjadi seperti di bawah ini.

Rumus energi kinetik:

-

Apabila dihubungkan dengan usaha maka:

Di mana:

Contoh soal Energi Kinetik
Soal pertama:

Sebuah mobil mengangkut beban 300kg dengan kecepatan 50m/s. Tentukan energi kinetik yang dihasilkan!

Maka:

Dik: m = 300 kg, v = 50 m/s²
Dit: E_k ?
Jwb:
E_k = 1/2 . m . v²
E_k = 1/2 . 300 . (50)²
E_k = 1/2 . 300 . 2500
E_k = 375.000 J
Jadi energi kinetik yang dihasilkan adalah 375.000 Joule.

Soal kedua:

Jika sebuah kendaraan mengeluarkan energi kinetik sebesar 10.000 J dan mengangkut beban seberat 200 kg. Tentukan kecepatan kendaraan tersebut bergerak!

Dik: E_k = 10.000 J, m = 200 kg
Dit: v?

Jwb: 
E_k = 1/2 . m . v²
10.000 = 1/2 . 200 . v²
10.000 = 100 v²
10.000 / 100 = v²
100 = v²
√100 = v
10 = v
Jadi kecepatannya adalah 10 m/s.

Energi Potensial

Energi potensial adalah energi benda akibat dari posisinya maupun bentuk dan susunannya. Pada energi potensial biasanya berhubungan dengan ketinggian. Apabila kita tuliskan secara sistematis akan menjadi seperti dibawah ini.

Rumus energi potensial:

E_p = m . g . h

Di mana:

E_p = energi potensial (Joule)
m = massa benda (kg)
g = gravitasi bumi (9,8 m/s²)
h = ketinggian suatu benda (meter)

Di mana:

W = Usaha (Joule)
ΔE_p = Total Energi Potensial (Joule)
m = massa benda (kg)
g = gravitasi bumi (9,8 m/s²)
Δh = ketinggian suatu benda (meter)

Contoh soal Energi Potensial
Soal pertama:

Jika buah seberat 1kg jatuh dari pohon setinggi 5m, tentukanlah energi potensialnya!

Maka:

Dik: m = 1kg, h = 5m
Dit: E_p?
Jwb: E_p = m . g . h = 1 . 9,8 . 5 = 49 J.
Jadi energi potensial yang dihasilkan adalah 49 Joule.

Soal Kedua:

Energi potensial sebesar 98 Joule dari jatuhnya sebuah batu pada ketinggian 10m. Tentukan massa dari batu yang jatuh tersebut!

Maka:

Dik: E_p = 98 J, h = 10 m
Dit: m?

Jwb: 

E_p = m . g . h
98 = m . 9,8 . 10
98 = 98 m
98 / 98 = m 
1 = m
Jadi massa batu tersebut adalah 1 kg.

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah gabungan dari energi kinetik dan potensial. Rumus energi mekanik: Em = Ep + Ek

Di mana:

Em = Energi mekanik
Ep = Energi potensial
Ek = Energi kinetik

Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah peralatan sederhana yang biasa kita gunakan untuk mempermudah atau membantu manusia dalam melakukan kerja atau usaha kita sehari hari.

Lalu bagaimana pesawat sederhana dapat membantu pekerjaan kita? Berikut ini penjelasannya:

• Pesawat sederhana dapat meningkatkan besar gaya angkat atau dorong pada suatu objek, contohnya tuas atau pengungkit.
• Pesawat Sederhana dapat meningkatkan jarak untuk gaya dapat bekerja, contohnya bidang miring.
• Pesawat Sederhana dapat mengubah arah gaya yang bekerja, contohnya kapak kayu.

Berikut ini adalah macam-macam pesawat sederhana:

• Katrol
• Roda
• Bidang miring
• Pengungkit

Katrol

Katrol adalah roda yang sekelilingnya diberi tali, biasa dipakai untuk mempermudah pekerjaan manusia untuk menarik beban. Katrol sendiri ada tiga macam:

• Katrol tetap
• Katrol bebas
• Katrol majemuk

Pada katrol tetap, gaya kuasa yang dikeluarkan akan bernilai sama dengan berat bebannya. Contoh dari katrol tetap adalah tiang bendera dan sumur timba.