Power_Point_Usaha_dan_Energi kelas XI IPA

usaha dan energi

1. Usaha dan EnergiUsaha dan Energi

2. •Persoalan gerak yang melibatkan gaya
konstan  Dinamika
•Persoalan gerak yang melibatkan gaya
yang tidak tetap:
–F(x)  Usaha dan Energi
–F(t)  Momentum

3. UsahaUsaha
•Usaha adalah suatu
besaran skalar yang
diakibatkan oleh gaya
yang bekerja
sepanjang lintasan





2
1
2
1
2
1
2
1
21
)()()(
)(
dzsFdysFdxsF
sdsFW
zyx

z
x
y
F
ds
2
1

4. Usaha sebagai LuasUsaha sebagai Luas
F
x
W
g
s
W = F * s
dW = F(s) d s

2
1
)(
x
x
dxxFW

5. EnergiEnergi
•Kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja
•Bentuk dari energi:
–Energi kinetik
–Energi potential: gravitasi, pegas, listrik
–Panas
–dll
•Energi ditransfer kepada benda  Usaha positif
•Energi ditransfer dari benda  Usaha negatif.
.

6. Satuan Usaha dan EnergiSatuan Usaha dan Energi
N.m (Joule) Dyne-cm (erg)
= 10
-7
J
BTU = 1054 J
calorie= 4.184 J
foot-lb= 1.356 J
eV = 1.6x10
-19
J
cgs Lainnyamks
Gaya  Jarak = Usaha
Newton 
[M][L] / [T]
2
Meter = Joule
[L] [M][L]
2
/ [T]
2

7. Usaha dan Energi KinetikUsaha dan Energi Kinetik
•Jika gaya F selalu tetap, maka percepatan a
akan tetap juga, sehingga untuk a yang tetap:
x
FF
v
1 v
2
aa
ii
m
2
1
2
2
2
1
2
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
21
2
1
2
1
2
1
)(
mvmvmvvmvdvdvm
dt
sd
vmdsd
dt
vd
msdsFW










8. Teorema Usaha – Energi kinetikTeorema Usaha – Energi kinetik
Usaha yang dilakukan pada benda akan
mengakibatkan perubahan energi kinetik
dari benda tersebut
KW
net

12
KK
2
1
2
2
2
1
2
1
mvmv

9. Jenis GayaJenis Gaya
•Gaya Konservatif
Contoh : Gaya Gravitasi, Gaya Pegas, dll
•Gaya non Konservatif
Contoh : Gaya Gesek, dll

10. Usaha yang dilakukan oleh Gaya Usaha yang dilakukan oleh Gaya
KonservatifKonservatif
Tidak dibergantung kepada lintasan yang diambil
W
1  2
W
2  1
Sehingga:
•Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif sebanding
dengan negatif perubahan energi potensialnya
•Gaya konservatif adalah minus gradient dari energi
potensialnya
1
2
0)(
122111   sdsFWWW

PEWsFWW
k 
 )(
1221


11. Usaha yang dilakukan oleh gaya Usaha yang dilakukan oleh gaya
gravitasigravitasi
• W
g
= F ∆s = mg s cos 
= mgy
W
g = mgy

hanya bergantung pada y !
jj
m
ss
mgg
y

m

12. Usaha yang dilakukan oleh gaya Usaha yang dilakukan oleh gaya
gravitasigravitasi
Bergantung hanya pada y,
bukan pada lintasan yang
diambil !
m
mg g
y
W = W
1
+ W
2
+

. . .+ W
n
r
= F

r
= F y
rr
11
rr
22
rr
33
rr
nn
= FF rr
1
+ FF rr
2
+ . . . + FF

rr
n
= FF

(rr
11
+ rr
2
+ . . .+ rr
nn
)
W
g = mg y
jj

13. Usaha yang dilakukan pada PegasUsaha yang dilakukan pada Pegas
Pada pegas akan bekerja gaya sbb:
xkF
F(x)
x
2
x
x
1
-kx
Posisi awal
F
= - k x
1
F
= - k x
2

14. Pegas (lanjutan…)Pegas (lanjutan…)
W
s
F(x)
x
2
x
x
1
-kx
 
2
1
2
2s
2
2
1
W
2
1

)(
)(
2
1
2
1
2
1
xxk
kx
dxkx
dxxFW
x
x
x
x
x
x
s






Energi
Potensial
Pegas

15. Hukum Kekekalan Energi MekanikHukum Kekekalan Energi Mekanik


Energi
awal = Energi
akhir .
•Berlaku pada sistem yang terisolasi
–Proses pengereman ada energi yang berubah
menjadi panas (hilang)
•Energi tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan
•Hanya bentuk energi yang berubah
–Contoh: Energi potensial  Energi Kinetik
(benda jatuh bebas)

16. Gerak Bandul FisisGerak Bandul Fisis
Pada kasus ini dapat
terlihat perubahan
antara energi kinetik
(KE) dan energi
potensial (PE) pada
bandul.
v
h
1
h
2
m
KE
2
+ PE
2
= KE
1
+ PE
1

17. Jet CoasterJet Coaster
R
v
mg
N
v
KE
2
+ PE
2
= KE
1
+ PE
1

18. Usaha oleh Gaya Non-KonservatifUsaha oleh Gaya Non-Konservatif
Bergantung kepada lintasan yang diambil
A
B
Lintasan 1
Lintasan 2
W
lintasan 2
> W
lintasan

1.
Contoh:
Gaya gesek adalah
gaya non-konservatif
D
F
f = -
k
mg
W
f
= FF
f • D • D = -
k
mgD.

19. Gerak pada permukaan kasarGerak pada permukaan kasar
Hitunglah x!
x
d 
k

20. Hukum Kekekalan Energi UmumHukum Kekekalan Energi Umum
Dimana W
NC adalah usaha yang dilakukan oleh
gaya non konservatif
W
NC = KE + PE = E
E
TOT
= KE + PE + E
int
= 0
Dimana E
int
adalah perubahan yang terjadi pada
energi internal benda ( perubahan energi panas)
dan E
int = -W
NC

21. Diagram Energi PotensialDiagram Energi Potensial
0 x
U
m
x
x0 x
U
FF
m
x
FF
0 x
U
m
x
2
2
1
kxPE
s
F = -dPE/dx
= - {slope}

22. KeseimbanganKeseimbangan
Kita meletakan suatu
balok pada permukan
kurva energi potensial:
U
x
0
Stabil
unstabil
netral
a.Jika posisi awal pada
titik stabil maka balok
tersebut akan
bergerak bolak-balik
pada posis awalnya
b.Jika posisi awal pada
titik unstabil maka
balok tidak akan
pernah kembali
keadaan semulanya
c.Jika posisi awal pada
titik netral maka
balok tersebut akan
bergerak jika ada
gaya yang bekerja
padanya

23. DayaDaya
Daya adalah laju perubahan
usaha yang dilakukan tiap detik
cos
.
.
dt
dW
vF
vF
dt
sdF
Daya


FF
rr
vv

Satuan SI dari daya
1 W = 1 J/s = 1 N.m/s1
1 W = 0.738 ft.lb/s
1 horsepower = 1 hp = 746 W