Baby Boo~: ENERGI, USAHA DAN DAYA

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi TuhanYang Maha Esa sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini. Tanpa pertolongan Dia mungkin penyusun tidak akan sanggup menyelesaikan dengan baik.

Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu ENERGI, USAHA DAN DAYA yang kami sajikan berdasarkan dari berbagai sumber. Makalah ini di susun oleh penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari diri penyusun maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama pertolongan dari Tuhan akhirnya makalah ini dapat terselesaikan.

Makalah ini memuat tentang ENERGI, USAHA DAN DAYA . Walaupun makalah ini mungkin kurang sempurna tapi juga memiliki detail yang cukup jelas bagi pembaca..

Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca. Walaupun makalah ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Penyusun mohon untuk saran dan kritiknya. Terima kasih.

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

Peningkatan suatu pendidikan adalah suatu tugas dan tanggung jawab semua yang dilakukan.Teruma dalam pendidikan. Untuk itu saya menulis makalah ini untuk menjelaskan dari energy, usaha dan daya yang tidak mudah untuk dipahami oleh setiap individu.

Sebelum kita mengetahui latar belakang pembahasan energy, usaha dan daya maka terlebih dahulu kita pahami apa yang dimaksud dengan energi, usaha dan daya ,contoh dari energy, usaha dan daya.

Jadi dalam makalah ini ada pembahasan yang bersangkutan dengan penjelasan energy, usaha dan daya.

DAFTAR ISI

Halaman Judul....................................................................................................................... i

Kata Pengantar ..................................................................................................................... ii

BAB I Pendahuluan................................................................................................ 1

a. Latar Belakang ........................................................................................ 1

b. Tujuan dan kegunaan makalah................................................................. 1

BAB II PEMBAHASAN ......................................................................................... 3

a. Pengertian usaha...................................................................................... 3

b. Pengertian energy dan jenisnya............................................................... 6

c. Pengertian daya....................................................................................... 10

BAB III Pembahasan dan Penyelesaian................................................................... 11

a. Pembahasan energy usaha dan daya........................................................ 11

b. Penyelesaian energy usaha dan daya....................................................... 13

BAB IV Penutup......................................................................................................... 15

a. Kesimpulan ............................................................................................. 15

b. Saran........................................................................................................ 15

BAB II

PMBAHASAN

ENERGI, USAHA, DAN DAYA

Sepeda motor memerlukan bahan bakar bensin untuk dapat bergerak di jalan. Setelah mesin dihidupkan gaya mesin mendorong sepeda motor bergerak. Selama berpindah tempat dikatakan sepeda motor melakukan usaha. Usaha sepeda motor adalah perubahan energi kinetik yang dilakukan sepeda motor.

Busur yang terentang mengandung energi potensial. Ketika anak panah dilepaskan, energi potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik yang dipakai anak panah untuk bergerak. Hukum kekekalan energi mekanik dipenuhi oleh anak panah selama bergerak. Energi dan usaha adalah besaran yang belum terukur waktunya. Daya sudah menyertakan kuantitas waktu karena daya adalah energi tiap satuan waktu.

Matahari sebagai sumber energi utama sangat dibutuhkan bagi segala kehidupan di bumi. Energi matahari dapat ditangkap secara langsung oleh solar sel. Aliran konveksi udara dapat menyebabkan angin yang dapat memutarkan kincir angin. Energi putaran kincir dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin-mesin penggilingan atau bahkan turbin pembangkit listrik. Di Indonesia yang kaya akan gunung api dapat memanfaatkan energi panas bumi (geotermal) yang melimpah untuk mencukupi kebutuhan energinya.

A. Usaha

Perhatikanlah gambar orang yang sedang menarik balok sejaruh d meter! Orang tersebut dikatakan telah melakukan kerja atau usaha. Namun perhatikan pula orang yang mendorong dinding tembok dengan sekuat tenaga. Orang yang mendorong dinding tembok dikatakan tidak melakukan usaha atau kerja. Meskipun orang tersebut mengeluarkan gaya tekan yang sangat besar, namun karena tidak terdapat perpindahan kedudukan dari tembok, maka orang tersebut dikatakan tidak melakukan kerja.

Usaha akan bernilai bila ada perpindahan

Kata kerja memiliki berbagai arti dalam bahasa sehari-hari, namun dalam fisika kata kerja diberi arti yang spesifik untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan gaya ketika gaya itu bekerja pada suatu benda. Kata ’kerja’ dalam fisika disamakan dengan kata usaha. Kerja atau Usaha secara spesifik dapat juga didefinisikan sebagai hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar dengan perpindahan.

Jika suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh s, maka gaya F melakukan usaha sebesar W, yaitu

W = SF . s

W = usaha (joule)

F = gaya yang sejajar dengan perpindahan (N)

s = perpindahan (m)

Jika suatu benda melakukan perpindahan sejajar bidang horisontal, namun gaya yang diberikan membentuk sudut  terhadap perpindahan, maka besar usaha yang dikerjakan pada benda adalah

W = F . cos a . s

B. Energi

Energi merupakan salah satu konsep yang penting dalam sains. Meski energi tidak dapat diberikan sebagai suatu definisi umum yang sederhana dalam beberapa kata saja, namun secara tradisional, energi dapat diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Untuk sementara suatu pengertian kuantitas energi yang setara dengan massa suatu benda kita abaikan terlebih dahulu, karena pada bab ini, hanya akan dibicarakan energi dalam cakupan mekanika klasik dalam sistem diskrit.

Cobalah kalian sebutkan beberapa jenis energi yang kamu kenal ! Apakah energi-energi yang kalian kenal bersifat kekal, artinya ia tetap ada namun dapat berubah wujud ? Jelaskanlah salah satu bentuk energi yang kalian kenali dalam melakukan suatu usaha atau gerak!

Beberapa energi yang akan dibahas dalam bab ini adalah sebagai berikut.

1. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang berkaitan dengan kedudukan suatu benda terhadap suatu titik acuan. Dengan demikian, titik acuan akan menjadi tolok ukur penentuan ketinggian suatu benda.

Energi potensial dinyatakan dalam persamaan:

Ep = m . g . h

E_p = energi potensial (joule)

m = massa (joule)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

h = ketinggian terhadap titik acuan (m)

Persamaan energi seperti di atas lebih tepat dikatakan sebagai energi potensial gravitasi. Di samping energi potensial gravitasi, juga terdapat energi potensial pegas yang mempunyai persamaan:

Ep = ½ . k. x² atau Ep = ½ . F . x

E_p = energi potensial pegas (joule)

k = konstanta pegas (N/m)

x = pertambahan panjang (m) F = gaya yang bekerja pada pegas (N)

Mobil mainan memanfaatkan energi pegas diubah menjadi energi kinetic.

Di samping energi potensial pegas, juga dikenal energi potensial gravitasi Newton, yang berlaku untuk semua benda angkasa di jagad raya, yang dirumuskan:

E_p = – G M.m / r2

E_p = energi potensial gravitasi Newton (joule) selalu bernilai negatif. Hal ini menunjukkan bahwa untuk memindahkan suatu benda dari suatu posisi tertentu ke posisi lain yang jaraknya lebih jauh dari pusat planet diperlukan sejumlah energi (joule).

M = massa planet (kg)

m = massa benda (kg)

r = jarak benda ke pusat planet (m)

G = tetapan gravitasi universal = 6,672 x 10^-11 N.m²/kg²

2. Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang berkaitan dengan gerakan suatu benda. Jadi, setiap benda yang bergerak, dikatakan memiliki energi kinetik. Meski gerak suatu benda dapat dilihat sebagai suatu sikap relatif, namun penentuan kerangka acuan dari gerak harus tetap dilakukan untuk menentukan gerak itu sendiri. Persamaan energi kinetik adalah :

Ek = ½ m v²

E_k = energi kinetik (joule)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan gerak suatu benda (m/s)

Energi kimia dari bahan bakar diubah menjadi energi kinetik oleh mobil.

3. Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki benda, sehingga energi mekanik dapat dinyatakan dalam sebuah persamaan:

E_m = E_p + E_k

Energi mekanik sebagai energi total dari suatu benda bersifat kekal, tidak dapat dimusnahkan, namun dapat berubah wujud, sehingga berlakulah hukum kekekalan energi yang dirumuskan:

E_p1 + E_k1 = E_p2 + E_k2

Mengingat suatu kerja atau usaha dapat terjadi manakala adanya sejumlah energi, maka perlu diketahui, bahwa berbagai bentuk perubahan energi berikut akan menghasilkan sejumlah usaha, yaitu:

W = F . s

W = m g (h₁ – h₂)

W = Ep₁ – Ep₂

W = ½ m v₂² – ½ m v₁²

W = ½ F x

W = ½ k x²

Keterangan :

W = usaha (joule)

F = gaya (N)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (umumnya 10 m/s² untuk di bumi, sedang untuk di planet

lain dinyatakan dalam persamaan g = G M/r2)

h₁ = ketinggian awal (m)

h₂ = ketinggian akhir (m)

v₁ = kecepatan awal (m)

v₂ = kecepatan akhir (m)

k = konstanta pegas (N/m)

x = pertambahan panjang (m)

Ep₁ = energi potensial awal (joule)

Ep₂ = energi potensial akhir (joule)

Dengan mengkombinasi persamaan-persamaan di atas, maka dapat ditentukan berbagai nilai yang berkaitan dengan energi. Di samping itu perlu pula dicatat tentang percobaan James Prescott Joule, yang menyatakan kesetaraan kalor – mekanik. Dari percobaannya Joule menemukan hubungan antara satuan SI joule dan kalori, yaitu :

1 kalori = 4,185 joule atau

1 joule = 0,24 kalor

C. Kaitan Antara Energi dan Usaha

Teorema usaha-energi apabila dalam sistem hanya berlaku energi kinetik saja dapat ditentukan sebagai berikut.

W = F . s

W = m a.s

W = ½ m.2as

Karena v²₂ = v²₁ + 2as dan 2as = v²₂ – v²₁ maka

W = ½ m (v²₂ – v²₁)

W = ½ m v²₂ – ½ m v²₁

W =  E_p

Untuk berbagai kasus dengan beberapa gaya dapat ditentukan resultan gaya sebagai berikut.

Pada bidang datar

- f_k . s

½ m (V_t² – V_o²)

F cos  – f_k . s = ½ m (V_t² – V_o²)

Pada bidang miring

- w sin  – f_k . s =
½ m (V_t² – V_o²)

(F cos  – w sin  – f_k) . s = ½ m (V_t² – V_o²)

D. Daya

Daya adalah kemampuan untuk mengubah suatu bentuk energi menjadi suatu bentuk energi lain. Sebagai contoh, jika terdapat sebuah lampu 100 watt yang efisiensinya 100 %, maka tiap detik lampu tersebut akan mengubah 100 joule energi listrik yang memasuki lampu menjadi 100 joule energi cahaya. Semakin besar daya suatu alat, maka semakin besar kemampuan alat itu mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain.

BAB III

PEMBAHASAN DAN PENYELESAIAN

SOAL :

1) Sebuah balok bermassa 1 kg di atas lantai licin. Jika gaya mendatar 2 N digunakan untuk menarik balok, maka tentukan usaha yang dilakukan agar balok berpindah sejauh 3 m!

2) Sebuah balok bermassa 5 kg di atas lantai licin ditarik gaya 4 N membentuk sudut 60° terhadap bidang horisontal. Jika balok berpindah sejauh 2 m, maka tentukan usaha yang dilakukan!

3) Sebuah benda diberi gaya dari 3 N hingga 8 N dalam 5 sekon. Jika benda mengalami perpindahan dari kedudukan 2 m hingga 10 m, seperti pada grafik, maka tentukan usaha yang dilakukan.

4) Buah kelapa bermassa 2 kg berada pada ketinggian 8 m. Tentukan energi potensial yang dimilikibuah kelapa terhadap permukaan bumi!

5) Sebuah sepeda dan penumpangnya bermassa 100 kg. Jika kecepatan sepeda dan penumpannya 72 km/jam, tentukan energio kinetik yang dilakukan pemiliki sepeda!

6) Sebuah pegas dengan konstanta pegas 200 N/m diberi gaya sehingga meregang sejauh 10 cm. Tentukan energi potensial pegas yang dialami pegas tersebut!

7) Apa yang dimaksud dengan energi ?

8) Apa yang dimaksud dengan usaha ?

9) Apa yang dimaksud dengan daya ?

10) Berikan contoh energi?

11) berikan contoh usaha ?

12) berikan contoh daya ?

13) sebutkan macam – macam energy?

14) contoh energy potensial ?

15) contoh energy kinetic ?

PENYELESAIAN :

1. W = F . s = 2 . 3

W = 6 joule

2. W = F . s . cos a = 4 . 2 . cos 60°

W = 4 joule

3. Usaha = luas trapesium

Usaha = jumlah garis sejajar x ½ . tinggi

Usaha = ( 3 + 8 ) x ½ . ( 10 – 2 )

Usaha = 44 joule

4. Ep = m . g . h = 2 . 10 . 8

Ep = 160 N

5. E_k = ½ . m . v² ( v = 72 km/jam = 72 x 1000 m / 3600s)

E_k = ½ . 100 . 20²

E_k = 20.000 joule

6. Ep = ½ . k . Dx²= ½ . 200 . 0,1²

Ep = ½ joule

7. sebagai suatu kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja.

8. sebagai hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar dengan perpindahan.

9. Daya adalah kemampuan untuk mengubah suatu bentuk energi menjadi suatu bentuk energi lain.

10. Orang yang sedang memanah menghasilkan sebuah energy yaitu energy potensial.

11. Sepeda motor memerlukan bahan bakar bensin untuk dapat bergerak di jalan. Setelah mesin dihidupkan gaya mesin mendorong sepeda motor bergerak. Selama berpindah tempat dikatakan sepeda motor melakukan usaha.

12. jika terdapat sebuah lampu 100 watt yang efisiensinya 100 %, maka tiap detik lampu tersebut akan mengubah 100 joule energi listrik yang memasuki lampu menjadi 100 joule energi cahaya. Semakin besar daya suatu alat, maka semakin besar kemampuan alat itu mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain.

13. Energy potensial, energy kinetic dan energy mekanik.

14. Busur yang terentang mengandung energi potensial. Ketika anak panah dilepaskan, energi potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik yang dipakai anak panah untuk bergerak

15. Mobil mainan memanfaatkan energi pegas diubah menjadi energi kinetic.

BAB IV

PENUTUP

KESIMPULAN :

1. Usaha adalah hasil kali resultan gaya dengan perpindahan.

2. Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda bergerak, dirumuskan sebagai berikut:

3. Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya.

4. Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi mekanik.

5. Usaha pada arah mendatar sama dengan perubahan energi kinetik

6. Usaha pada arah vertikal sama dengan perubahan energi potensial

7. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

8. Daya adalah energi tiap satuan waktu