MATERTI USAHA DAN ENERGI SMA

Pengertian Usaha dan Energi

Usaha

Pengertian usaha adalah usaha yang diarahkan agar berhasil menggerakkan suatu benda menggunakan gaya tertentu. Sedangkan secara matematis, usaha dapat dinyatakan sebagai hasil dari perkalian skalar antara gaya dan perpindahan. Berikut ini rumus persamaan usaha, yaitu:

W = F.s

W= F cos α . s

Keterangan:
W = usaha (Joule)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
α = sudut yang terbentuk antara gaya dan perpindahan benda (derajat)

Usaha terbagi menjadi dua, yaitu usaha positif dan usaha negatif. Usaha positif adalah usaha yang searah dengan perpindahan benda, sedangkan usaha negatif adalah usaha yang berlawanan arag dengan perpindahan benda.

Baca Juga :Hukum Hooke

Perlu diketahui, bahwa tidak selamanya usaha dilakukan pada bidang datar, tapi juga dilakukan pada bidang miring. Lebih jelasnya berikut penjelasannya:

Usaha pada Bidang Datar

Pada gambar dibawah ini menunjukkan bahwa terdapat suatu gaya yang dibutuhkan untuk menarik suatu benda hingga pindah sejauh s.

Jika gaya tersebut membentu sudut θ terhadap perpindahan, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

W = (F cos θ)s
= Fs cos θ

Usaha pada Bidang Miring

Pada gambar dibawah ini, usaha yang dilakukan benda berada diatas bidang miring. Berikut uraian komponen-komponen gaya pada gambar dibawah ini:

Berikut rumus yang digunakanpada usaha bidang miring:

W = (mg sin θ)s
= mg sin θ

Baca Juga : Hukum Coulomb

Energi

Pengertian energi adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha. Energi berisfat kekal dan tidak dapat musnah, hanya saja bisa berubah bentuk dari energi satu ke energi lainnya. Berikut ini macam-macam energi, antara lain:

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda bergerak dan benda bergerak uang memiliki energi disebabkan karena adanya kecepatan. Secara matematis, energi kinetik dirumuskan sebagai berikut:

Ek = ½ mv²

Keterangan:
Ek = energi kinetik (Joule)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)

Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki pada karena ketinggian. Secara matematis, energi potensial dirumuskan sebagai berikut:

Ep = mgh

Keterangan:
Ep = energi potensial (Joule)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)

Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas adalag energi potensial pada saat pegas diregangkan atau dimampatkan. Secara matematis, energi potensial pegas dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:
Ep = energi potensial pegas (Joule)
k = konstanta pegas (N/m)
∆x = perubahan panjang pegas (m)

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi hasil dari penjumlahan antara energi potensial dan energi kinetik. Besar energi benda selalu tetap selama tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut. Secara matematis, energi mekanik dirumuskan sebagai berikut:

Em = Ep + Ek

Keterangan:
Em = energi mekanik (Joule)
Ep = energi potensial (Joule)
Ek = energi kinetik (Joule)

Hubungan Antara Energi dan Usaha

Usaha merupakan suatu perubahan energi pada suatu benda, baik energi kinetik atau energi potensial. Secara matematis, rumus hubungan antara energi dan usaha yaitu:

Hubungan Antara Energi dan Usaha dengan Daya

Daya juga berhubungan dengan usaha dan energi, karena daya adalah kecepatan untuk melakukan usaha. Usaha dilakukan setiap detik. Berikut rumus daya yang berhubungan antara usaha dan energi:

Keterangan:
P = daya (Watt)
t = waktu (s)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
v = kecepatan (m/s)