Kerja dan Tenaga
Bila kita amati sebuah benda seberat W (kg) yang bergerak turun secara alami dari ordinat Y1.sampai pada ordinat Y2 , seperti pada gambar; keadaan ini disebut kerja.
Kalau ditulis dalam bahasa matematik, kerja yang dilakukan oleh benda tersebut adalah W (kg) . X (m)
Dari posisi Y2 ke posisi Y1 maka disini disebut bahwa sistem berat membutuhkan usaha.
Bila kita tinjau kedalam keadaan yang bergerak, sebagai diilustrasikan benda yang bergerak, sebagai yang diilustrasikan benda dengan massa m dan bergerak dengan kecepatan V dimana
m = dan v(m/det²)
Maka besarnya gaya F untuk menggerakkan masa
m kearah yang sama dengan arah V adalah:
Sehingga besarnya energi gerak atau energi kinetik adalah:
Sedangkan energinya
Berikut ini dicoba untuk dianalisa sebuah benda dengan berat W (kg) dijatuhkan secara alami dengan beda ketinggian y dan gaya berat w = m.g
Jadi energi potensial benda jatuh
secara alami adalah Ep = m . G . y
Sehingga dengan demikian energi potensial pegas adalah:
Bila perumusan tadi dikembangkan lebih lanjut untuk mengamati percobaan defleksi pegas sebesar x, dengan konstanta pegas sebesar x, maka hubungan antara gaya penarik pegas P (kg) terhadap x ( m) dan K (kg/m) dapat ditulis:
atau
Dari persamaan terakhir ini dapat ditarik suatu pengertian bahwa apabila benda dalam keadaan tidak diganggu dan friksi tidak ada maka jumlah energi kinetik dan energi potensial setiap titik adalah tetap. Hukum ini disebut dengan hukum kekekalan energi. Pada langkah berikutnya akan dibahas apa yang disebut tenaga atau daya atau dalam bahasa asingnya power. Tenaga adalah kerja persatuan waktu. Dirumuskan dalam bahasa matematik bahwa:
atau
Sementara itu menurut percobaan ahli ilmu alam terdahulu didapat bahwa rata-rata tenaga seekor kuda adalah ekuivalen dengan
Sehingga rumusnya adalah :
Sedangkan dengan kemajuan ilmu pengetahuan serta teknologi mesin dan kimia didapatkan equivalensi daya bahan bakar yaitu:
1 HP = 632 K
cal/jam
Dimana F adalah gaya (kg), V adalah kecepatan atau dalam bahasa asingnya velocity (m/det).
Dengan kemajuan teknologi listrik didapatkan equivalensi horse power terhadap tenaga listrik yaitu :
1 HP = 746 wat
Dari beberapa equivalensi daya tadi ditulis
persamaan keseimbangan power antara input
dan output sebagai pengembangan implementasi
hukum keseimbangan energi:
Sehingga kondisi riil adalah:
Contoh soal 1
Contoh soal 2
Sebuah pabrik pengawet ikan memproduksi ikan yang diawetkan dengan kapasitas B (kg/jam). Menurut laboratorium teknologi perikanan didapat bahwa untuk proses pengawetan tersebut, ikan tersebut harus dipanaskan pada temperatur Δt⁰c dengan kondisi media pemanas yang mengandung sekian prosen uap air, dan pada temperatur sebesar itu kalor jenis untuk ikan itu adalah
Ditanya : perencanaan power plant dari instalasi
mesin pemroses.
Penyelesaian.
Karena dalam proses pengawetan ini mengandung uap air, dipakai uap air dari ketel uap untuk dryer sistem pengawetan ikan tersebut.
Power balance dari sistem pengawetan ikan tadi adalah
Dimana t adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai jarak x tadi (detik).
Bila dianggap bahwa kecepatan pergeraan massa tadi adalah tetap, maka didapat persamaan diatas ditulis menjdi:
Dimana (x – x) disebut ).
