USAHA DAN ENERGI

shuttersock.com

I. Pengertian Usaha (W)

Dalam fisika, usaha didefinisikan sebagai besarnya gaya yang diberikan untuk memindahkan atau menggerakkan suatu benda searah dengan arah gaya tersebut.
Rumus Usaha:

W = F × s

Keterangan:

• W = usaha (Joule atau J)
• F = gaya (Newton atau N)
• s = perpindahan (meter atau m)

> Syarat usaha terjadi:Harus ada gaya dan perpindahan.

Contoh:

Seseorang mendorong meja dengan gaya 100 N sejauh 2 meter.

W = 100 × 2 = 200 Joule

II. Jenis Usaha

1. Usaha Positif:

   Gaya searah dengan perpindahan → energi bertambah

   Contoh: mendorong troli ke depan

2. Usaha Negatif:

   Gaya berlawanan arah dengan perpindahan → energi berkurang

   Contoh: gaya gesek pada rem sepeda

3. Usaha Nol:

   Tidak ada perpindahan atau gaya tegak lurus terhadap arah gerak

   Contoh: membawa tas sambil berjalan (gaya vertikal, perpindahan horizontal)

III. Pengertian Energi

Energi adalah kapasitas suatu benda atau sistem untuk melakukan kerja atau menyebabkan perubahan, yang tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Satuan energi: Joule (J)

Hukum Kekekalan Energi:

>"Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, namun ia dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain."

IV. Bentuk-Bentuk Energi

1. Energi Kinetik (Energi Gerak)

   Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena gerakannya. Setiap benda yang         bergerak mempunyai energi kinetik, sedangkan benda yang diam tidak memiliki energi kinetik.
   Rumus: Ek = ½ × m × v²

• Ek = energi kinetik (J)
• m = massa (kg)
• v = kecepatan (m/s)

2. Energi Potensial (Energi Ketinggian)

   Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukan atau posisinya.             Energi potensial biasanya berkaitan dengan pengaruh gaya gravitasi bumi terhadap suatu benda.             Rumus: Ep = m × g × h

• Ep = energi potensial (J)
• m = massa (kg)
• g = gravitasi (10 m/s²)
•  h = ketinggian (m)

V. Daya (P)

Daya adalah besar usaha yang dilakukan tiap satuan waktu.
Rumus: P = W / t
Keterangan:

• P = daya (Watt atau W)
• W = usaha (Joule)
• t = waktu (sekon)

> 1 Watt = 1 Joule / detik

VI. Efisiensi Energi

Adalah perbandingan antara energi berguna yang dihasilkan dengan energi yang diberikan pada suatu alat atau sistem. Efisiensi menunjukkan seberapa baik suatu alat mengubah energi masuk menjadi energi yang bermanfaat.

Rumus:

Efisiensi = (Energi berguna / Energi total) × 100%

VII. Contoh Soal:

Soal 1:

Sebuah benda bermassa 2 kg dijatuhkan dari ketinggian 5 m.

Hitung energi potensialnya!

Jawaban:

Ep = m × g × h = 2 × 10 × 5 = 100 Joule

Soal 2:

Sebuah mobil bermassa 500 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s.

Hitung energi kinetiknya!

Jawaban:

Ek = ½ × m × v² = ½ × 500 × 400 = 100.000 Joule

Soal 3:

Jika gaya sebesar 50 N digunakan untuk memindahkan benda sejauh 4 m, berapa usaha yang dilakukan?

Jawaban:

W = F × s = 50 × 4 = 200 Joule