Tugas Belajar Fisika di Rumah, selama Libur karena Virus Corona

Assalamualaikum wr. wb.

Selama liburan ini, kalian diharapkan tetap berada di rumah kecuali benar-benar sangat mendesak. Hal ini dilakukan untuk menghindari penyebaran virus covid-19. tapi, nggak jadi alasan ketinggalan pelajaran saat libur sekolah ya. Ketika kalian di rumah...yuk kita belajar dengan memanfaatkan fasilitas yang ada, seperti smartphone atau laptop yang kalian miliki.

okelah langsung saja, untuk tugas fisika kelas X IPA-1 dan X IPA-2, berikut tugasnnya:

1. Berdoa

2. Bacalah dan pelajari materi ini, bila ada yang kurang jelas atau ada pertanyaan silahkan PM whatsApp ke saya (p.wahyu) atau tinggalkan pesan di kolom komentar.

3. Kerjakan soal di akhir materi ini, pada lembaran atau di buku catatan fisika. 

selamat belajar, semangat and keep clean, wassalamualaikkum wr. wb.

Usaha dan Energi

Usaha adalah energi yang disalurkan supaya berhasil menggerakkan atau menggeser benda dengan gaya tertentu. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Artiklel ini akan membahas lebih lanjut tentang pengertian usaha, pengertian energi, hubungan energi dan usaha, daya, juga contoh soal. Yuk, simak pembahasannya!

Pengertian Usaha

Usaha merupakan energi yang disalurkan sehingga berhasil menggerakkan suatu benda dengan gaya tertentu. Secara matematis, usaha bisa dinyatakan sebagai hasil perkalian skalar antara gaya dan perpindahan, sehingga dirumuskan sebagai berikut.

 Keterangan:

W = usaha (Joule);

F = gaya (N); dan

s = perpindahan (m).

Meskipun besaran skalar, usaha ternyata dibagi menjadi dua, yaitu usaha positif dan negatif. Usaha positif adalah usaha yang searah dengan perpindahan benda, sedangkan usaha negatif adalah usaha yang berlawanan arah dengan perpindahan benda. Usaha tidak selamanya dilakukan pada bidang datar, tetapi juga bisa pada bidang miring. Berikut ulasannya.

1. Usaha pada bidang datar

Gambar di atas menunjukkan bahwa ada suatu gaya yang dibutuhkan untuk menarik benda sampai pindah sejauh s. Jika gaya tersebut membentuk sudut θ terhadap perpindahan, perumusannya menjadi seperti berikut.

2. Usaha pada bidang miring

Jika usaha yang dilakukan benda berada di atas bidang miring, kalian harus mampu menguraikan komponen gaya-gayanya, seperti gambar berikut.

Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Pengertian Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. kalian 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 (Joule);

m = massa (kg); dan

v = kecepatan (m/s).

2. Energi potensial

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

 

Keterangan:

Ep = energi potensial (Joule);

m = massa (kg);

g = percepatan gravitasi (m/s²); dan

h = ketinggian benda (m).

3. Energi potensial pegas

Energi potensial pegas adalah energi potensial saat pegas diregangkan atau dimampatkan. Secara matematis, energi potensial pegas dirumuskan sebagai berikut.

 

Keterangan:

Ep = energi potensial pegas (Joule);

k = konstanta pegas (N/m); dan

∆x = perubahan panjang pegas (m).

4. 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 (Joule);

Ep = energi potensial (Joule); dan

Ek = energi kinetik (Joule).

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.

Daya

Tentu kalian pernah mendengar istilah daya, kan? Memangnya daya itu apa sih? Apa hubungan antara daya dan usaha serta energi?

Daya adalah kecepatan untuk melakukan usaha. Istilah lain daya adalah usaha yang dilakukan setiap sekon. Secara matematis, daya dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

P = daya (Watt);

t = waktu (s);

F = gaya (N);

s = perpindahan (m); dan

v = kecepatan (m/s).

Itulah pembahasan di blog kali ini tentang usaha dan energi. kalian tak perlu khawatir karena selanjutnya akan diberikan contoh soal terkait usaha dan energi. Check this out!

Contoh Soal 1

Sebuah benda meluncur di atas papan kasar sejauh 7 m. Jika benda mendapatkan gesekan dengan papan sebesar 120 N, tentukan besarnya usaha yang dilakukan gaya gesek tersebut!

Diketahui:

f_g = 120 N

s = 7 m

Ditanya: W =…?

Pembahasan:

Oleh karena gaya gesek berlawanan dengan perpindahan benda, maka usaha yang dilakukan bernilai negatif. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Jadi, besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya gesek tersebut adalah 840 J.

Contoh Soal 2

Sebuah benda bermassa  5 kg jatuh bebas dari ketinggian 2 m di hamparan pasir. Jika benda masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir sebelum berhenti, tentukan gaya gesek yang dilakukan pasir terhadap benda!

Diketahui:

m = 5 kg

h = 2 m

s = 2 cm = 0,02 m

Ditanya: fg =…?

Pembahasan:

Permasalahan pada soal dapat digambarkan sebagai berikut.

Usaha oleh gaya gesek sama dengan perubahan energi potensial benda, sehingga berlaku persamaan berikut.

Ingat bahwa arah gaya gesek berlawanan dengan arah perpindahan benda, sehingga usaha bernilai negatif.

Oleh karena ketinggian akhir benda sama dengan 0, maka:

Jadi, besar gaya gesek yang dilakukan pasir terhadap benda adalah 5.000 N.

Contoh Soal 3 

Air terjun setinggi 20 m dengan debit 50 m³/s dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin PLTA. Jika 25% energi air dapat diubah menjadi energi listrik dan massa jenis air 1.000 kg/m³, tentukan daya keluaran generatornya!

Diketahui:

∆h = 20 m

Q = 50 m³/s

g = 10 m/s²

ρ = 1.000 kg/m³

Ditanya: P =…?

Pembahasan:

Seperti kalian ketahui bahwa usaha merupakan perubahan energi potensial, sehingga berlaku persamaan berikut.

Jadi, daya keluaran generatornya adalah 2.500 kW.

SOAL (ini tugasnya ya...)

Kerjakan soal berikut dengan benar!

1. Sebutkan bentuk-bentuk energy serta mafaatnya dalam kehidupan sehari-hari!

2. Data perubahan kecepatan sebuah benda yang bergerak lurus disajikan seperti berikut:

No	Massa benda (kg)	Kecepatan awal (ms−1)	Kecepatan akhir (ms−1)
1	6	2	4
2	8	5	7
3	12	5	6
4	10	0	2
5	20	3	3

Hitunglah Usaha di lakukan pada nomor 1 s/d 5!

3. Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas lantai licin, didorong selama 3 sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 m.s−2. Besarnya usaha yang terjadi adalah....

4. Bola bermassa 0,25 kg ditekan pada pegas dengan gaya F seperti gambar.

5.Perhatikan gambar berikut!

Sepotong kayu yang diketahui mempunyai massa M  berada dibidang yang datar, kemudian kayu tersebut ditarik oleh gaya sebesar 30 N ke kanan. Apabila kayu tersebut pindah sejauh 50 cm jadi berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut!

6. Seorang anak memegang bola yang bermassa m tanpa berpindah tempat maupun ketinggiannya hingga ia merasa lelah. Berapa usaha yang dilakukan anak tersebut?

7. Batu massa 1/2m diikat dengan tali sepanjang L lalu diputar mendatar dengan ujung lain tali bertindak sebagai pusat. Berapakah usaha yang dilakukan gaya tegang tali pada batu?

8. Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melewati jendela A di lantai atas ke jendela B di lantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m (g = 10 m.s^-2). Berapa besar usaha untuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B tersebut ?

9. Sebuah bola pejal dengan massa 4 kg terletak di ujung lemari kemudian didorong mendatar sehingga kecepatannya 2,5 m/s pada saat lepas dari tepi atas lemari seperti tampak pada gambar di bawah ini.

10. Perhatikan gambar dibawah ini!, apakah usaha berkerja pada benda ini (kursi dan timba)?, berilah alasannya.

                                                 

sumber: https://www.thoughtco.com/kinetic-and-potential-energy-609257
https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/usaha-dan-energi-fisika-kelas-11/
https://www.gammafisblog.com/2018/10/usaha-energi-konsep-rumus-contoh.html