A. Usaha
Usaha dalam fisika didefinisikan sebagai perkalian antara besarnya gaya yang menyebabkan benda berpindah dengan besarnya perpindahan benda yang searah dengan arah gaya tersebut. Secara
matematis dapat ditulis sebagai berikut.
W = F x s
Keterangan :
W= Usaha (J)
F = Gaya yang beraksi pada benda (N)
s= jarak pergeseran (m)
B. Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi
tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan melainkan hanya dapat diubah bentuknya. Perubahan energi terjadi ketika usaha sedang dilakukan. Misalnya, ketika Anda melakukan usaha dengan mendorong meja hingga meja tersebut bergeser. Pada saat proses usaha sedang berlangsung, sebagian energi kimia yang tersimpan dalam tubuh Anda diubah menjadi energi mekanik. Di sini Anda berfungsi sebagai pengubah energi (konverter energi).
1. Energi Kinetik
Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya. Secara umum energi kinetik suatu benda yang memiliki massa m dan bergerak dengan kecepatan v dirumuskan oleh persamaan berikut.
2. Energi Potensial
Energi suatu benda karena kedudukannya dinamakan energi potensial. Bila energi potensial dilambangkan dengan Ep, maka persamaan matematisnya adalah sebagai berikut.
C. Hubungan Usaha dan Energi
Misalnya sebuah balok yang mempunyai massa m bergerak dengan
kecepatan awal vo. Karena pengaruh gaya F, maka balok setelah t detik
kecepatannya menjadi vt dan berpindah sejauh s.
Perhatikan Gambar 5.4! Apabila gaya yang diberikan kepada balok besarnya tetap, maka persamaan yang berlaku adalah sebagai berikut.
Usaha yang dilakukan oleh gaya F adalah
Persamaan di atas merupakan hubungan antara usaha dengan energi kinetik. Hubungan tersebut secara fisis dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan perubahan energi kinetik benda.
Bagaimana hubungan usaha dan Energi Potensial?
Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut.
D.Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik didefinisikan sebagai penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial.
Misalkan terdapat suatu benda yang dijatuhkan dari ketinggian ha diatas tanah. Pada ketinggian tersebut benda memiliki Epa = mgha terhadap tanah dan Eka= 0. Kemudian dalam selang waktu t benda jatuh sejauh hb (jarak benda dari tanah ha – hb). Persamaan energi mekaniknya menjadi seperti berikut.
Berdasarkan rumus jatuh bebas, benda yang jatuh sejauh hB memiliki kecepatan sebesar
karena itu
Persamaan di atas membuktikan bahwa energi mekanik yang dimiliki oleh suatu benda adalah kekal (tetap). Pernyataan ini disebut hukum kekekalan energi mekanik. Hukum kekekalan energi mekanik dapat dirumuskan sebagai berikut.
Perlu digaris bawahi bahwa hukum kekekalan energi mekanik berlaku hanya jika tidak ada energi yang hilang akibat adanya gaya konservatif. Misalnya akibat gesekan udara maupun gesekan antara dua bidang yang bersentuhan. Gaya konservatif adalah gaya yang tidak bergantung pada lintasan, tetapi hanya ditentukan oleh keadaan awal dan akhir.
Sekian dulu materinya,, jika ada kritik dan saran silahkan masukan pada comment box dibawah ini.
Materi fisika Usaha dan Energi. Sangat bermanfaat. Ijin copy ya mas. mari berkunjung!