Usaha dan Energi

Usaha

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

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

Dengan :

W = usaha (joule)

F  = gaya yang sejajar dengan perpindahan (N)

s  = perpindahan (m)

Energi 

Energi yang akan dibahas berfokus pada energi seputar gerak yakni energi potensial, energi kinetik dan energi mekanik.

1. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang berkaitan dengan kedudukan suatu benda terhadap suatu titik acuan. Misalnya sebuah benda bermassa dijatuhkan dari ketinggian h di atas permukaan tanah, maka tanah merupakan titik acuan untuk menentukan seberapa besar ketinggian benda tersebut.

Dari pernyataan tersebut, maka Energi potensial dinyatakan dalam persamaan:

Dengan :

Ep = energi potensial (joule)

m = massa (joule)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = ketinggian terhadap titik acuan (m)

2. Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh sebuah benda karena gerakannya.

Misal sebuah benda bermass m dan bergerak dengan kecepatan v, maka besar dari energi kinetik dapat ditulis melalui persamaan:

3. Energi Mekanik

Dari dua definisi energi sebelumnya, maka energi mekanik dapat didefinisikan sebagai energi yang dimiliki benda karena kedudukan dan gerakknya. Secara metematis dapat ditulis :

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Hukum Kekekalan Energi Mekanik menyatakan bahwa energi mekanik diposisi manapun akan tatap. Jika kita lihat gambar di samping, bisa kita tuliskan :

Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :

Teorema Usaha - Energi

Teorema usaha energi menyatakan tentang hubungan antara usaha dan energi. Secara umum dapat dinyatakan, bahwa :

 Usaha = Perubahan Energi

Jika kita mengacu pada energi kinetik maka :

Dengan :

v2 = Kecepatan akhir

v1 = kecepatan awal

Sedangkan jika mengacu pada energi potensial, maka

Dengan :

h2 = Ketinggian kedua

h1 = Ketinggian pertama

Daya (P)

Daya didefiniskan sebagai energi atau usaha yang dihasilkan per satuan waktu.

Dengan :

W = Usaha/Energi (Joule)

 t  = waktu (s)

Maka satuan dari daya adalah Joule/sekon atau watt.