A. Usaha
Pengetahuan awal untuk mempelajari usaha kamu harus
mengingat kembali konsep materi gaya yaitu pada bab hukum newton tentang gerak.
Gaya adalah cara untuk membuat benda
bergerak ataupun berhenti sedangkan
Usaha adalah gaya yang dilakukan untuk
memindahkan benda sejauh perpindahannya. Usaha terjadi ketika energi
dipindahkan dari suatu sistem ke sistem yang lainnya.
Contoh sederhana ketika kamu mengangkat sebuah benda merupakan
gaya dengan harapan benda akan berpindah (usaha).
Untuk menghitung usaha, kamu bisa menggunakan rumus berikut:
W = F. s
Keterangan:
W (Works) = usaha
(Joule)
F (Force) = gaya
(N)
s (Shift) =
pepindahan (m)
Konsep usaha dalam fisika tersebut apabila digambarkan dalam bentuk grafik gaya terhadap perpindahan yaitu sebagai berikut:
Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa besar Usaha merupakan luas daerah yang diarsir.
Lalu bagaimana jika gaya yang diberikan pada benda memiliki sudut
(miring)? Kamu harus ingat konsep proyeksi gaya pada sumbu x dan y
pada materi sebelumnya.
B. Energi
Energi adalah kemampuan benda untuk melakukan usaha (kerja)
atau melakukan perpindahan. Kamu harus tahu bahwa energi ini sifatnya kekal. Energi
memiliki suatu hukum yang sering disebut dengan hukum kekekalan energi. Artinya,
energi tidak dapat musnah, tetapi hanya bisa berubah bentuk dari energi satu ke
energi lainnya. Ada 3 jenis energi yang umum kamu temukan di kehidupan
sehari-hari, yaitu energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik.
Uraiannya dapat kamu simak dibawah ini:
1. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang
bergerak. Semua benda bergerak memiliki energi kinetik karena mempunyai
kecepatan, sedangkan semua benda yang diam tidak memiliki Energi kinetik karena
tidak ada kecepatan. Berikut adalah rumus yang digunakan untuk menghitung besar
energi kinetik:
Keterangan:
Ek = Energi Kinetik (Joule)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Berdasarkan rumus tersebut, dapat kita ketahui bahwa
kecepatan dan massa benda berbanding lurus dengan besarnya energi kinetik. Semakin
besar benda bergerak semakin cepat, maka energi kinetik benda semakin besar.
2. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang tersimpan pada benda
karena kedudukan atau ketinggian beda dari titik acuan. Benda yang diam namun
berada di ketinggian tertentu maka akan memiliki energi potensial. Sedangkan,
benda yang bergerak namun tidak memiliki ketinggian maka tidak memiliki energi
potensial. Berikut adalah rumus yang digunakan untuk menghitung besar energi
potensial:
Ep = m.g.h
Keterangan:
Ep = energi potensial (Joule)
m = massa (kg)
g = gaya gravitasi (m/s2)
h = ketinggian (m)
Berdasarkan rumus tersebut, dapat kita ketahui bahwa ketinggian
benda berbanding lurus dengan besarnya energi potensial. Semakin tinggi benda
dari titik acuan, maka energi potensial yang dimiliki benda semakin besar pula.
3. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi total dari energi kinetik dan
energi potensial. Yaitu benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu sekaligus
berada pada ketinggian tertentu dari titik acuannya.
Rumus energi mekanik yaitu:
Em = Ek + Ep
Keterangan;
Em = energi mekanik
Ek = energi kinetik
Ep = energi potensial
Hubungan Usaha dengan Energi Potensial
Apabila sebuah benda berada pada ketinggian tertentu dan
diangkat hingga ketinggiannya berubah, maka besar usaha yang dilakukan adalah
sebesar perubahan energi potensial benda tersebut.
Rumus untuk menentukan Hubungan Usaha dengan Energi
Potensial yaitu:
W = ∆Ep
W = m.g.h2 – m.g.h1
W = m.g (h2-h1)
Hubungan Usaha dengan
Energi Kinetik
Apabila sebuah benda mengalami perubahan kelajuan maka besar
usaha yang dilakukan sebesar perubahan energi kinetik yang terjadi pada benda
tersebut.
Rumus untuk menentukan Hubungan Usaha dengan Energi Kinetik
yaitu:
