Usaha
adalah besarnya gaya yang
bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan. Juga
bisa didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.
Soal 1
Soal 2
Sebuah resultan gaya tetap
yang dinyatakan dalam vektor satuan F = 4i + 2j bekerja pada sebuah benda
hingga mengalami perpindahan r = 5i + j (semua satuan dinyatakan dalam SI)
a.)Tentukan
besarnya usaha yang terjadi
b.)Tentukanlah
sudut terkecil antara gaya dan perpindahan
Penyelesaian:
Soal 3
Gaya
Konservatif dan Gaya Non Konservatif
Adalah
gaya yang dapat menerima kembali usaha yang telah dilakukan.
Misalnnya:
Gaya
gravitasi. Orang yang sedang memanjat tebing,
ada usaha untuk melawan gaya luar yaitu gaya gravitasi. Bila pemanjat
tersebut tergelincir, gaya gravitasi memberikan kembali usaha yang telah
dilakukan padanya, sehinggga orang tersebut jatuh bebas.
Jadi , “bila total usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya yang bekerja pada
benda yang bergerak dalam lintasan tertutup besarnya nol, maka gaya tersebut
adalah konservatif”. Secara matematis dapat ditulis :
Sedangkan gaya-gaya yang
tidak memenuhi kondisi tersebut dinamakan gaya non konservatif. Misalnya gaya
gesek. Untuk gaya-gaya non konservatif usaha yang dilakukan tidak tak
tergantung pada lintasan.
Gaya-gaya yang termasuk gaya
konservatif:
*Usaha yang dilakukan oleh gaya
konservatif sama dengan perubahan
energi potensial
*Usaha yang dilakukan oleh gaya
non konservatif sama dengan perubahan
energi mekanik
Usaha pada F konservatif
Usaha yang dilakukan oleh
gaya angkat konstan F sama dengan perubahan energi potensial yang dialami benda
itu.
Sebuah
benda yang massanya 0,5 kg diletakkan pada sebuah tiang yang tingginya 6,5 m.
Besarnya energi potensial benda terhadap kepala orang, jika g = 10 ms^-2 adalah…
Penyelesaian:
h
= 6,5 m – 1,5 m = 5,0 m
Ep
= m g h
= (0,5)(10)(5,0)
= 25 J
Hubungan Usaha W dan Ep dan Ek
1. Memindahkan benda vertikal
W = Ep2-Ep1
Soal:
Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar
vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian 11 m.
a.) Berapakah energi potensial
bola terhadap tanah ketika berada pada ketinggian itu?
b.) Berapakah perubahan energy
potensial ketika bola berada pada ketinggian 3,5 m (g = 10 ms^-2)?
Penyelesaian:
2. Memindahkan benda
horizontal
Soal:
Sebuah mobil mainan yang massanya 1 kg meluncur pada lintasan
lurus dengan kelajuan awal 3 ms^-1 hingga berhenti pada jarak 2 m. Berapakah
usaha yang dilakukan gaya gesekan antara permukaan lintasan dan mobil mainan?
Penyelesaian:
Disebut juga
HKEM (Hukum Kekekalan Energi Mekanik)
Soal:
Sebuah benda
dengan massa 2,0 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 30ms^-1. Bila g = 10ms^-2, berapakah besarnya energi kinetik
saat ketinggian benda mencapai 25 m?
Soal:
Sebuah mobil
bermassa 2000 kg bergerak menanjak pada sebuah bukit. Panjang lintasan dari A
ke B adalah 40 m. Kelajuan awal di A adalah 20 ms^-1 dan di B adalah 5 ms^-1. Berapakah besar gaya gesekan yang
dikerjakan permukaan jalan pada ban mobil? (g=10 ms^-2).
Daya
Daya
suatu mesin didefinisikan sebagai laju mesin melakukan usaha atau usaha yang
dilakukan mesin tiap satuan waktu.
Soal:
Sebuah
kereta bermassa 10000 kg, dari keadaan diam dipercepat 0,5 ms^-2. Tentukanlah daya oleh kereta
setelah 5 sekon.
