BAB 6
KERJA dan ENERGI
Perkalian antara pergeseran dengan komponen, gaya yang
sejajar dengan pergeseran tersebut.
Kerja disebut juga dengan usaha
Kerja merupakan besaran skalar
6.1 Kerja
6.2
Jika suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh x maka besar
kerja yang dilakukan
6.2 Kerja yang Dilakukan oleh Gaya Tetap
W = F cos . x
F
F cos
x
Catatan
:
Jika arah gaya F searah dengan arah perpindahan x
Jika arah gaya F tegak lurus dengan arah perpindahan x
W = F . x
W = 0
Jika arah gaya F berlawanan dengan arah perpindahan x
6.3
Dalam satuan SI
6.3 Satuan Kerja
W = F . X
= Newton . Meter
= Joule
1 Newton meter = 1 Joule = 10
7dyne. Cm
1 dyne. Cm = 1 erg
Jadi
6.4
6.4 Kerja oleh Gaya Berubah
x1 x2 x
F(x)
r
d
F
dw
.
w
F
.
dr
1
2
)
(
)
(
1 2x
x
dx
x
F
x
6.5
6.5 Daya
Jumlah kerja yang dilakukan persatuan waktu
Daya rata-rata yang diberikan pada suatu benda adalah kerja total yang
dilakukan pada benda tersebut dibagi dengan waktu total yang digunakan untuk melakukan kerja tersebut.
t W P
Daya sesaat yang diberikan adalah
V
F
dt
s
d
F
dt
dW
P
.
Jika daya besarnya tetap maka
P
P
dan W = Pt Satuan Dayawatt
Joule
t
W
P
det
Satuan Daya yang lain = Hore Power HP (tenaga kuda)
6.6
6.6 Energi
Kemampuan untuk melakukan kerja
Energi disebut juga tenaga
Jenis-jenis Energi Mekanik :
Energi Kinetik Energi potensial6.6.1 Energi Kinetik
Energi gerak jika sebuah benda mempunyai massa m dan bergerak dengan kecepatan V 2
2
1
mV
E
k
Catatan : jika benda diam (V=0) maka benda tidak mempunyai energi kinetik
6.6.2 Energi Potensial Grafitasi
Adalah Energi tempat, artinya kemampuan suatu benda untuk berada
pada suatu tempat
Jika massa benda m berada pada ketinggian h dari posisi acuan, maka
eneergi potensial benda adalah
6.6.3 Energi Potensial Elastis (Pegas)
Kemampuan suatu benda yang dihubungkan dengan pegas untuk berada pada suatu tempat karena panjang pegas berubah besarnya
6.7
2 2
1
kx
W
k = konstanta pegas
x = Perubahan panjang pegas
6.6.4 Energi-energi dalam Bentuk Lain
Energi Panas
Energi Kimia
Energi Listrik
Energi Magnet
6.8
6.7 Prinsip Kerja Energi
W = E
k Kerja adalah perubahan energi kinetik
F
ds
W
.
Harga W bisa +, - atau 0W > 0
W < 0
W = 0
Jika F dan ds arahnya sama
Jika F dan ds berlawanan arah
Jika F dan ds arahnya saling tegak lurus
Ek > 0 Ek akhir > Ek awal
(untuk gerak dipercepat, misal : benda jatuh)
Ek > 0 Ek akhir < Ek awal
(untuk gerak diperlambat, misal : benda yang dilempar keatas)
Ek > 0 Ek akhir = Ek awal
(untuk gerak lurus beraturan atau kerja gaya berat yang perpindahannya horizontal)
...
3 2
1
F F Ftotal
W
W
W
6.9
6.8 Hukum Kekekalan Energi
Dalam alam ini tidak ada energi yang diciptakan maupun hilang, tetapi berubah dari satu bentuk ke bentuk lainDengan demikian kalau ada suatu bentuk energi hilang maka harus ada energi bentuk lain yang timbul dimana besarnya harus sama dengan energi yang hilang.
Bentuk Umum Hukum Kekekalan Energi :
H
E
E
W
F
k
P
luar
)
(
22 122 1
1
2
E
m
V
V
E
E
k
k
k
)
(
2 12 1
1
2
E
m
h
h
E
E
P
P
P
Dimana :
s
f
H
.
6.10
Jika gaya luar (F
luar) dan gaya gesekan (f) tidak ada, artinya benda
melakukan kerja semata-mata karena gaya beratnya, maka
:
H
E
E
W
F k Pluar
P k
E
E
0
)
(
)
(
0
12m
V
22
V
12
mg
h
2
h
12 2 2 2 1 1 2 1 2
1
mV
mgh
mV
mgh
2 2
1
1 P k P
k
E
E
E
E
6.11
Kesimpulan
:
.
1
E
k+
E
p= 0
Jumlah perubahan E
kdan perubahan E
Psama
dengan nol
.
2
E
k= -
E
pPenambahan E
k= pengurangan E
Patau sebaliknya
3. E
k+ E
p= konstan untuk setiap tempat dari benda