Usaha, Energi dan Daya

 USAHA, ENERGI DAN DAYA

Agar lebih mudah Anda memahami materi ini  dapat melihat penjelasan vidio Berikut ini: 

👉 https://youtu.be/wxVFtJ0jXmQ

A. USAHA 

 Usaha adalah besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya.

Dalam SI Satuan  usaha   adalah Joule (J)

Usaha dalam sistematis dapat dirumuskan sebagai berikut 

Dimana :
W = Usaha                      satuannya (Joule)
F  = Gaya                        satuannya (Newton)
s  = jarak perpindahan     satuannya  (meter)

Perhatikanlah Gambar berikut ini. Seorang wanita menarik kereta api mainan dengan menggunakan tali sehingga gaya tariknya membentuk sudut α terhadap bidang horizontal dan kereta api mainan tersebut berpindah sejauh s.

Dengan demikian, gaya yang bekerja pada kereta api mainan membentuk sudut α terhadap arah perpindahannya. Oleh karena itu, besar usaha yang dilakukan gaya tersebut dinyatakan dengan persamaan :

      

dengan α = sudut antara gaya dan perpindahan benda (derajat).

Contoh Soal 1 Usaha :

Berapakah usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah meja sejauh 10 m dengan berat meja sebesar 500 N.

Penyelesaian : 

Diketahui 

    F = 500 N

    s = 10 m

Ditanya 

    W =  ........  ?

Jawab 

    W = F . s

    W = 500 N . 10 m

    W = 5000 Nm

    W = 5000 J

   W = 5 KJ 

maka usaha yang dilakukan untuk memindahkan meja tersebut adalah 5 KJ 

Contoh Soal 2 Usaha :

Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 100 N sehingga berpindah sejauh 10 m. Jika α = 60° dan gesekan antara balok dan lantai diabaikan, berapakah usaha yang dilakukan gaya itu?

Penyelesaian  :

Diketahui: 

            F = 100 N, s = 10 m, dan α = 60°.

Ditanya :

            W= ......?

Jawab :

            W = F cos α s

            W = (100 N)(cos 60°)(10 m)

            W = (100 N)(1/2)(10 m)

            W = 500 joule.

Contoh Soal 3 Usaha :

Sebuah benda m = 8 kg ditarik dengan gaya 80 N (lihat gambar). Hitunglah Usaha yang dilakukan gaya tersebut untuk memindahkan benda sejauh 4 m adalah ...

Penyelesaian  :

Diketahui: 

            F = 80 N

            s = 4 m             

            α = 60°.

Ditanya :

            W= ......?

Jawab :

W = F cos α s

W = 80 cos (60°). 4

W = (80) (1/2 ) (4)

W = 160 joule

B. ENERGI 

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. kita harus tahu bahwa energi ini sifatnya kekal. 

Artinya, energi tidak dapat musnah, tetapi hanya bisa berubah bentuk dari energi satu ke energi lainnya. 

Adapun macam-macam energi adalah sebagai berikut: 

    1. Energi kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Benda bergerak memiliki energi kinetik karena adanya kecepatan. 

Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

Ek = energi kinetik            satuanya  (Joule)

m = massa                       satuannya  (kg) 

v = kecepatan                   satuannya  (m/s)

Contoh Soal Energi Kinetik : 

Sebuah mobil bermassa 800 kg bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Hitunglah energi kinetik mobil tersebut ?

Penyelesaian : 

Diketahui : 

        m = 800 kg 

        V  = 36 km / jam 

            = 10 m/s 

Ditanya    :

        Ek = ...........?

Jawab      : 

 

        Ek      = ½  m . V²

                      = ½ 800  . 10² 

                      = 400 . 100 

                      = 40.000 J

                      = 40 KJ

        Maka besar energi kinetik mobil tersebut adalah 40 KJ

    2. Energi potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena ketinggiannya. Secara matematis, energi potensial dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

Ep = energi potensial          satuanya  (Joule)

m = massa                         satuanya  (kg)

g = percepatan gravitasi      satuanya  (m/s²)

h = ketinggian benda           satuanya  (m)

Contoh Soal Energi Potensial : 

Buah kelapa yang tergantung di pohon memiliki  massa 500 g pada ketinggian 5 meter diatas tanah jika percepatan gravitasi sebesar 10 m/s2. Hitunglah energi potensial yang dimiliki buah kelapa tersebut?

Penyelesaian : 

Diketahui : 

        m = 500 g = 0,5 kg 

        g  = 10 m/s2 

        h  = 5 m

Ditanya    :

        Ep = ...........?

Jawab      : 

        Ep = m . g . h

             = 0,5 . 10 . 5 

             = 25 J

            

Maka Energi potensial Buah kelapa tersebut adalah 25 J

    3. Energi mekanik

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

 Keterangan:

Em = energi mekanik             satuanya (Joule)

Ep = energi potensial             satuanya (Joule)

Ek = energi kinetik                 satuanya (Joule)

Contoh Soal Energi Mekanik : 

Sebuah apel mempunyai massa 300 gram jatuh dari pohon dengan kecepatan 10 m/s pada ketinggian 10 meter. Jika gravitasi =10 m/s2, berapakah energi mekanik pada apel tersebut?

Penyelesaian : 

Diketahui : 

        m = 300 g = 0,3 Kg

        g  = 10 m/s2 

        h  = 10 m

Ditanya    :

        Em = ...........?

Jawab      : 

        Em = Ep + Ek

         Ep     = m g h
                  = 0,3 x 10 x 10 
                   = 30 J

        Ek      = ½  m . V²

                      = ½ 0,3 kg . 10² m/s

                      = 0,15 . 100 

                      = 15 J

         Em = 30 J + 15 J

                = 45 J            

Maka, energi mekanik pada apel adalah 45 J.

Hubungan antara Usaha dan Energi

Usaha merupakan perubahan energi yang terjadi pada suatu benda, baik perubahan energi kinetik maupun energi potensial. Secara matematis, hubungan antara usaha dan energi dirumuskan sebagai berikut.

C. DAYA 

Daya adalah kecepatan untuk melakukan usaha. Istilah lain daya adalah usaha yang dilakukan setiap sekon. 

Secara matematis, daya dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

P = daya                satuanya (Watt);

t = waktu               satuanya (s)

F = gaya                satuanya (N)

s = perpindahan     satuanya (m)

v = kecepatan        satuanya (m/s)

Contoh Soal Daya

Seorang siswa yang beratnya 450 Newton berjalan sejauh 1 km. Siswa tersebut memerlukan waktu 5 m untuk sampai ke sekolah Hitunglah daya yang dikeluarkan anak tersebut?

Penyelesaian : 

Diketahui : 

        F = 450 N

        s  = 1 Km = 1000 m

        t  = 5 menit = 300 sekon

Ditanya    :

        P = ...........?

Jawab      : 

Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :

         P = W / t

dimana

W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 1000 = 450.000J

Dengan demikian :

    P     = W/t

           = 450.000 J / 300 s

           = 1500 watt

           = 1,5 Kw

Bagi Bpk/Ibu guru dan siswa dapat download Usaha, Energi dan Daya disini 

Semoga bisa bermanfaat

File PDF 👉 DOWNLOAD

File PPTX 👉 DOWNLOAD 

Klik 👉  QUIS

Baca Juga Materi berikut ini 

  CAPAIAN PEMBELAJARAN IPAS SMK

  ALUR TUJUAN PEMBELAJARAN 

  INDENTIFIKASI CP DAN RUMUSAN TP

  MODUL AJAR IPAS SMK

  PROGRAM TAHUNAN DAN SEMESTER IPAS SMK

💢 Semester Ganjil

 1. Makhluk Hidup dan Lingkungannya         

       Klik  👉  VIDIO 

 2. Zat dan Perubahannya        

       Klik  👉  VIDIO 

 3. Usaha, Energi dan Daya 

      Klik 👉   VIDIO  

 4. Pengertian Arus Listrik 

      Klik 👉   VIDIO

 5. Bumi dan Antariksa

💢 Semester Genap

 6. Konektivitas Antar Ruang        

       Klik  👉  VIDIO

 7. Pengaruh Letak Geografis terhadap sosial dan budaya   

       Klik  👉  VIDIO

 8. Interaksi Sosial dan Sosialisasi   

       Klik  👉  VIDIO

 9. Institusi Sosial dan Dinamika Sosial    

       Klik  👉  VIDIO 1 & VIDIO 2

 10. Perilaku Ekonomi dan Kesejahteraan

        Klik  👉  VIDIO

Terima Kasih Atas dukungannya Bapak dan Ibu