Usaha_dan_Energi_Kelas_XI.pptx lengkap dengan contoh soal

usaha dan energi

1. Usaha dan Energi Fisika Kelas XI SMA Disusun oleh: Guru Fisika

2. Pengantar Topik ini membahas hubungan antara gaya, perpindahan, dan energi yang dihasilkan dari kerja suatu gaya. Tujuan pembelajaran: 1. Menjelaskan konsep usaha dan energi. 2. Menentukan usaha oleh gaya konstan dan variabel. 3. Menganalisis hubungan usaha dan perubahan energi kinetik. 4. Menjelaskan prinsip kekekalan energi mekanik.

3. Pengertian Usaha Usaha (W) dilakukan jika gaya menyebabkan perpindahan benda. Rumus umum: W = F × s × cos θ Keterangan: - W: usaha (Joule) - F: gaya (Newton) - s: perpindahan (meter) - θ: sudut antara gaya dan perpindahan

4. Contoh Usaha Seorang siswa mendorong meja sejauh 2 m dengan gaya 50 N searah perpindahan. W = F × s = 50 × 2 = 100 J Jadi, usaha yang dilakukan sebesar 100 Joule.

5. Grafik Usaha Jika gaya tidak konstan, usaha dapat dihitung dari luas di bawah kurva F-s. Usaha = luas di bawah grafik gaya vs perpindahan.

6. Energi Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Satuan energi sama dengan satuan usaha, yaitu Joule (J). Jenis energi mekanik: 1. Energi kinetik 2. Energi potensial gravitasi

7. Energi Kinetik Energi kinetik dimiliki oleh benda yang bergerak. Rumus: Ek = ½ m v² Keterangan: - Ek: energi kinetik (J) - m: massa benda (kg) - v: kecepatan (m/s)

8. Energi Potensial Gravitasi Energi potensial dimiliki benda karena posisinya terhadap permukaan bumi. Rumus: Ep = m g h Keterangan: - Ep: energi potensial (J) - m: massa (kg) - g: percepatan gravitasi (9,8 m/s²) - h: ketinggian (m)

9. Teorema Usaha dan Energi Kinetik Usaha total yang dilakukan pada benda sama dengan perubahan energi kinetiknya. W_total = ΔEk = Ek₂ - Ek₁

10. Kekekalan Energi Mekanik Jika hanya gaya konservatif yang bekerja, maka energi mekanik sistem tetap. Em = Ep + Ek = konstan

11. Contoh Soal 1 Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan awal 4 m/s. Setelah menempuh gaya konstan, kecepatannya menjadi 6 m/s. Hitung usaha yang dilakukan gaya tersebut. Pembahasan: ΔEk = ½ m (v² - v₀²) = ½ × 2 × (6² - 4²) = 36 - 16 = 20 J Jadi, usaha yang dilakukan sebesar 20 Joule.

12. Contoh Soal 2 Batu bermassa 1 kg dijatuhkan dari ketinggian 10 m. Abaikan gesekan udara. Hitung energi kinetik batu ketika mencapai tanah. Pembahasan: Ep_awal = mgh = 1 × 9,8 × 10 = 98 J Saat di tanah, seluruh Ep berubah menjadi Ek. Ek = 98 J

13. Gaya Non-konservatif Gaya gesek atau gaya luar dapat mengubah total energi mekanik. Usaha oleh gaya non-konservatif = ΔEm = ΔEk + ΔEp

14. Aplikasi Usaha dan Energi 1. Mesin dan kendaraan (konversi energi kinetik dan potensial) 2. Roller coaster (kekekalan energi mekanik) 3. Panah dan busur (energi elastis menjadi kinetik) 4. Olahraga (usaha otot menghasilkan energi mekanik)

15. Penutup Kesimpulan: • Usaha terjadi jika ada gaya dan perpindahan. • Energi adalah kemampuan melakukan usaha. • Hubungan usaha dan energi penting untuk memahami berbagai fenomena fisika. Terima kasih!