Usaha Dan Energi - Konsep Dan Kumpulan Rumus Lengkap

Usaha Dan Energi - Apa itu Usaha dan Apa itu Energi ? pada kesempatan kali ini saya akan menulis artikel mengenai perjuangan dan energi. Pada artikel kali ini kalian akan mempelajari mengenai perjuangan yang dilakukan oleh gaya konstan, perjuangan oleh gaya tak konstan, perjuangan oleh gaya pegas, teorema perjuangan energi, relasi perjuangan dan energi kinetik serta relasi antara perjuangan dan energi pouensial. Di sisni juga akan kalian pelajari kosnep dan kumpulan rumus lengkap mengenai perjuangan dan energi. Baik untuk tidak memperpanjang kata eksklusif saja kita mulai.

Usaha Dan Energi - Konsep dan Kumpulan Rumus Lengkap

Usaha Dan Energi - Konsep, Rumus, Serta Model Sistem

Kita akan membahas konsep energi. Energi merupakan salah satu konsep yang paling penting di Fisika dan juga di bidang lain. Konsep energi juga sanggup dipakai untuk menuntaskan permasalahan yang mungkin sulit diselesaikan memakai persamaan Newton. Kita tahu bahwa energi, ada di seluruh alam semesta ini. Setiap proses di alam melibatkan energi dan transfer atau transformasi energi. Energi mempunyai banyak sekali bentuk, ada yang namanya energi Kinetik, Panas, Kimia, Nuklir, Elektromagnetik, Gelombang dan Gravitasi.

Untuk pemahaman konsep energi dan penerapannya, kita perlu mengenal Model Sistem.

Berikut ialah Contoh model sistem dan Lingkungan

Contoh 1: Model Sistem

Pada gambar diatas yang merupakan sistem ialah objek (kotak atau box) dan lingkungan menghipnotis sistem ialah gaya yang diberikan ke box. Jadi, sistem ialah kotak dan lingkungan ialah gaya.

Contoh 2. Model Sistem Katrol

Sistem terdiri dari: Bola, Kotak, Tali dan Katrol. Sedangkan, lingkungan yang menghipnotis sistem ialah gaya gravitasi (gaya berat), gaya gesek dan gaya normal.

Di sini, kita akan mempelajari, bagaimana prosedur lingkungan menghipnotis sistem. Namun, kita akan bahas terlebih dahulu perihal Kerja/Usaha.

A. KERJA ATAU USAHA YANG DISEBABKAN OLEH GAYA KOSNTAN

Misalkan ialah sebuah gaya yang diberikan pada sebuah benda untuk memindahkan benda sejauh x. Seberapa efektif gaya tersebut memindahkan benda? Tidak hanya bergantung pada besarnya gaya, tetapi juga bergantung pada arah gaya.

Hampir semua istilah fisika yang telah dipakai selama ini, ibarat kecepatan, percepatan, kekuatan, dan sebagainya memberikan makna yang sama dalam kehidupan sehari-hari. Namun, sekarang, kita menemukan sebuah istilah yang maknanya dalam fisika sangat berbeda dari makna dalam kehidupan sehari-hari. Istilah ini ialah KERJA/USAHA.

Perhatikan Gambar di atas. Kerja/Usaha yang dilakukan pada suatu sistem oleh gaya konstan F ialah besarnya gaya F yang diberikan pada sebuah benda sehingga mengakibatkan benda tersebut bergerak atau berpindah. Sehingga, Kerja/Usaha ialah hasil kali besarnya gaya F dan besarnya perpindahan ∆r dari titik awal serta cos⁡θ. Di mana θ ialah sudut antara vektor gaya dan perpindahan.

Definisi Kerja/Usaha

Kerja/Usaha yang dilakukan pada sistem, untuk gaya yang konstan adalah:

Perlu diingat

Konsep Kerja/Usaha ini berbeda dengan apa yang biasa kita lakukan, misalnya pada ketika kita memikul sebuah benda selama beberapa menit.

Dari definisi Kerja/Usaha dalam ilmu fisika. Maka, kita tidak melaksanakan Kerja/Usaha pada ketika kita memikul sebuah benda selama beberapa menit. Hal ini sebab gaya yang kita berikan pada beban tidak mengakibatkan beban berpindah atau membisu (∆r)=0, sehingga Kerja/Usaha (W = 0).

Definisi Kerja/Usaha Secara Umum dalam Fisika adalah

Dengan F dan ∆r ialah vektor, maka Kerja/Usaha ialah perkalian dot product antar vektor gaya dan vektor perpindahan. Kerja/Usaha merupakan besaran skalar. Satuannya ialah satuan gaya dikali dengan satuan panjang. Jadi, satuan Kerja/Usaha adalah Nm atau joule (J).

Perlu Diingat:

Sebagai pertimbangan dalam memakai model sistem : Kerja/Usaha (W) ialah sebuah transfer energi. Dimana, W ialah Kerja/Usaha pada sistem, W bernilai positif artinya ialah energi di transfer ke sistem. Sedangkan, Jika W bernilai negatif berarti energi ditransfer dari sistem.

Contoh Jika kita mempunyai sistem tabungan uang. Jika kita menabung uang maka uang kita bertambah artinya uang ditransfer ke sistem tabungan, sehingga uang bertambah (bernilai positif). Sedangkan jikalau kita mengambil uang artinya uang di keluarkan dari sistem, sehingga uang berkurang (bernilai negatif). Begitu juga hanya dengan Kerja/Usaha.

Contoh Soal Kerja/Usaha

Seorang laki-laki yang membersihkan lantai menarik penyedot debu dengan gaya sebesar F = 50,0 N pada sudut 30,0° terhadap sumbu horizontal (Perhatikan Gambar Di atas). Hitunglah berapa besar Kerja/Usaha yang dilakukan oleh gaya pada penyedot debu ketika penyedot debu dipindahkan sejauh 3,00 m ke kanan.

Solusi :

Dalam kasus ini, perhatikan bahwa gaya normal n dan gravitasi Fg = mg tidak bekerja pada sistem penyedot debu sebab gaya-gaya ini tegak lurus terhadap perpindahannya. Ketika gaya dan perpindahan tegak lurus maka sudut antara keduanya ialah 90 drajat dan Cos 90 = 0. Sehingga gaya normal dan gaya gravitasi tidak menghipnotis Kerja/Usaha.

SCALAR PRODUCT DARI DUA VEKTOR

Karena definisi Kerja/Usaha secara umum ialah hasil perkalian dot product dari vektor gaya dan vektor perpindahan. Maka kita perlu mempelajari cara konsep matematika mengenai “Scalar Product Dari Dua Vektor”. Secara umum, produk skalar dari setiap dua vektor A dan B adalah

Vektor komponen dari vektor A dan B dalam koordinat kartesian adalah

Ingat : i, j, dan k ialah vektor satuan yang besarnya satu dan perkalian skalar antara vektor-vektor satuan adalah

Dengan demikian kita sanggup per oleh definisi Kerja/Usaha secara umum adalah

Pesamaan diatas merupakan hasil perkalian dot product dari vektor gaya dan vektor perpindahan.

Contoh Soal : Usaha yang dialakukan Oleh gaya Konstan

B. KERJA ATAU USAHA YANG DISEBABKAN OLEH GAYA TAK-KOSNTAN

Misalkan sebuah partikel yang dipindahkan dari suati titik ketitik lain sepanjang sumbu x oleh gaya yang bervariasi atau gaya yang tidak sama untuk tiap posisi. Dalam kasus ibarat ini kita tidak sanggup memakai persamaan W=F.∆r cos⁡θ untuk menghitung Kerja/Usaha yang dilakukan oleh gaya, sebab gaya F pada tiap titik berbeda. Akan tetapi jikalau kita membayangkan bahwa partikel mengalami perpindahan yang sangat kecil ibarat pada gambar di bawah ini

Komponen gaya Fx dari gaya kira-kira konstan pada interval yang sangat kecil ini. Maka, untuk perpindahan yang sangat kecil, Kerja/Usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah

Untuk ∆x mendekati nol. Maka diperoleh

Jadi, Usaha total yang dilakukan oleh gaya yang tidak konstan sanggup di hitung memakai persamaan

Sehingga : Usaha atau Kerja juga sanggup di definisikan sebagai luas kawasan di bawah kurva Fx vs X

Secara umum perjuangan yang dilakukan oleh gaya yang tidak konstan adalah

C. USAHA YANG DILAKUKAN OLEH PEGAS

Berdasarkan Hukum Hooke, kita per oleh gaya yang dilakukan oleh sebuah pegas ialah sama dengan mines perkalian antara konstanta pegas dan regangan atau simpangan pegas.

F = -kx

di mana

F ialah gaya (dalam unit newton)

k ialah konstanta pegas (dalam newton per meter)

x ialah jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya (dalam unit meter).

Dengan Fs ialah gaya yang dilakukan pegas dan F_app ialah gaya yang diberikan kepada pegas.

a. Usaha yang dilakukan pegas

Dengan Rumus Usaha yang telah dijelaskan di atas maka kita per oleh perjuangan yang dilakukan oleh gaya pegas adalah

b. Usaha oleh gaya yang diberikan kepada pegas

Gaya yang diberikan kepada pegas ialah F=kx. Maka kita per oleh perjuangan yang diberikan oleh gaya kepada pegas adalah

D. TEOREMA USAHA – ENERGI KINETIK

Dengan memakai Hukum II Newton kita tahu besarnya gaya menyatakan perihal seberapa cepat sebuah massa mengalami perubahan kecepatan.

Sebelumnya telah kita jelaskan bahwa Hubungan perjuangan dan gaya adalah

Dengan mensubtitusikan persamaan gaya di atas maka diperoleh

Kita tahu bahwa energi kinetik : K = 1/2 . m.v^2. Sehingga kita per oleh relasi perjuangan dan energi kinetik adalah

Usaha total sistem sama dengan perubahan energi kinetik dari sistem.

Catatan :Teorema Kerja–Energi Kinetik mengindikasikan bahwa : Laju benda akan dipercepat jikalau kerja netnya positif dan Laju benda diperlambat jikalau kerja netnya negatif.

Perlu diingat:Teorema kerja–energi kinetik memakai Laju, bukan kecepatan. Teorema ini menghubungkan kerja dengan perubahan laju sebuah benda. Bukan perubahan kecepatan.

D. Usaha dan Energi Potensial

Hubungan perjuangan dan energi potensial. Usaha ialah mines perubahan energi potensial

Dimana energi potensial : U = m . g . h. Maka perjuangan oleh energi potensial adalah

Baik, cukup hingga di sini saja untuk artikel kali ini. Usaha Dan Energi - Konsep, Rumus, Serta Model Sistem. Semoga artikel ini bermanfaat bagi sobat semua. Untuk kumpulan teladan soal perjuangan dan energi saya akan bahas di artikel selanjutnya. Jangan lupa like, komen dan follow blog ini biar tidak ketinggalan update artikel-artikel terbaru. Dan saya ucapkan ribuan terimakasih, tetap ramaikan blog ini biar saya semangat menciptakan artikel-artikel bermanfaat selanjutnya. Saya sangat membutuhkan kritikan dan masukkan dari kalian untuk blog saya biar ke depan blog ini sanggup menjadi lebih baik lagi. Terimakasih dan Salam Sahabat GAMMA.