Word DOC | Diposting 07 Feb 2022 | 4 thn lalu
Authentication
digital resources
848x Tipe DOC Ukuran file 0.50 MB
FISIKA KLS 8 Macam-macam Usaha
USAHA, ENERGI, DAYA, DAN Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya bisa
PESAWAT SEDERHANA berupa usaha positif, usaha negatif, atau
SMPK PENABUR KOTA WISATA usaha nol. Selain itu usaha juga bisa
TAHUN PELAJARAN 2014/2015 dilakukan oleh beberapa gaya sekaligus.
a) usaha positif
USAHA b) usaha negatif
c) usaha nol
d) usaha bersama
Usaha dalam kehidupan sehari- Usaha positif
hari mengambarkan bermacam-macam Jika suatu gaya F bekerja pada sebuah benda
kegiatan yang dilakukan manusia yang bermassa m dan benda tersebut bergeser
menghabiskan energi. Tetapi dalam fisika, kedudukannya sejauh s pada arah yang sama
usaha berkaitan dengan tindakan untuk dengan arah gaya, maka dikatakan gaya
memindahkan benda. Ketika kamu tersebut melakukan usaha positif. Jadi,
mendorong sebuah kotak kardus berisi buku usaha positif dapat mengakibatkan :
dan lalu kardus tersebut bergeser letaknya, benda yang semula diam menjadi
maka kamu dikatakan melakukan usaha. bergerak
Usaha dipengaruhi gaya dan perpindahan. benda yang sedang bergerak
Semakin besar gaya dan/atau semakin jauh bertambah kelajuannya karena
benda berpindah tempat, semakin besar mendapat tambahan gaya untuk
usahanya. gerakannya.
Dengan kata lain : Besarnya usaha positif dinyatakan :
W = F s
Semakin besar gaya, semakin besar usaha
Semakin besar perpindahan, semakin Usaha Negatif
besar usaha Usaha ini berkebalikan dengan usaha positif.
Jika usaha positif membuat benda bergeser
Dalam fisika, jika posisi awal dan posisi atau makin cepat, maka usaha negatif justru
akhir benda tidak berubah, dikatakan melawan arah perpindahan benda. Yang
usahanya sia-sia (nol) walaupun mungkin mengakibatkan :
sudah banyak energi terbuang. benda yang bergerak menjadi
Misalnya : Tini berlari 100 meter. Disini Tini berhenti
melakukan usaha. Usahanya itu akan gaya untuk melakukan usaha juga
bertambah besar jika ia berlari lagi 100 tersita untuk melawan usaha
meter pada arah yang sama. Tetapi, jika ia negative dari gaya lain yang arahnya
berbalik arah dan kembali ke tempat semula, berlawanan.
menurut fisika, Tini tidak melakukan usaha Ketika kita mengangkat benda
karena posisi awal dan posisi akhirnya sama. secara vertikal ke atas, gaya yang dilakukan
Secara matematis dapat dirumuskan oleh tangan kita melakukan usaha positif.
sebagai : Disebut demikian karena arah gaya sama
W = F s dengan arah perpindahan benda yaitu ke
dengan : W = usaha (joule) atas. Namun, gaya gravitasi melakukan
F = gaya (N) usaha negatif karena arah perpindahan
s = perpindahan (m) benda berlawanan arah dengan arah gaya
1 joule didefenisikan sebagai usaha gravitasi. Gaya gravitasi melakukan usaha
olehgaya 1 newton untuk memindahkan positif, misalnya ketika buah jatuh dari
benda sejauh 1 meter. pohonnya. Arah gaya gravitasi sama dengan
Berdasarkan defenisi ini, 1 J = 1 Nm arah perpindahan benda, yaitu sama-sama ke
Karena besar usaha berbanding lurus dengan bawah. Usaha yang selalu negatif dilakukan
gaya dan jarak benda berpindah, maka: oleh gaya gesekan (fs). hal ini disebabkan
semakin jauh benda berpindah, arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan
maka semakin besar usaha yang arah perpindahan benda.
dilakukan Usaha Nol
semakin besar gaya yang diberikan, Usaha nol terjadi bila arah gaya tegak kurus
maka semakin besar usaha yang terhadap arah perpindahan benda. Usaha nol
dilakukan terjadi ketika seseorang menahan buku
dengan tangannya. Gaya ke atas yang Usaha bersama yang dilakukan oleh Andi
dilakukan oleh tangan orang itu untuk dan Budi adalah :
menahan berat buku tidak melakukan usaha. W + W = 100 J + 150 J
1 2
Hal ini disebabkan gaya yang diberikan oleh = 250 J
tangan tidak menyebabkan buku berpindah * Gaya Berlawanan Arah
ke atas. Usaha nol bisa juga terjadi bila gaya Misalnya Dewi menarik gerobak, disaat
diberikan pada benda, tetapi benda tidak yang sama Tri juga menarik bagian belakang
berpindah tempat. Misalnya ketika orang gerobak tersebut. Tarikan DEwi kita sebut
mendorong tembok , meskipun orang itu gaya F1 sedangkan tarikan Tri kita sebut
kepayahan namun selama tembok tidak gaya F . Jika F lebih besar dari F , maka
2 2 1
bergerak maka tidak ada usaha yang sama dengan F = F – F
2 1
dilakukannya.
Dengan demikian, Usaha total yang dilakukan oleh Dewi dan
perpindahan benda s = 0 sehingga, Tri adalah :
W = F . s W = F . s
= F . 0 = (F – F ) s
2 1
W = 0 = F s – F s
2 1
Contoh Soal : = W – W
2 1
Seorang anak mendorong balok dengan gaya
20 N sehingga berpindah sejauh 3 m. Jika Contoh Soal :
gesekan antara balok dengan lantai Sebuah mobil yang sedang mogok didorong
diabaikan, berapakah usaha yang oleh dua orang dengan gaya masing-masing
dilakukannya? 500 N. Mobil tersebut bergerak sejauh 10
Penyelesaian : meter , berapakah :
W = F . s a) Usaha yang dilakukan oleh masing-
= 20 N x 3 m masing orang?
W = 60 J b) Usaha yang dilakukan oleh
keduanya?
Usaha Bersama Penyelesaian :
Usaha bersama adalah usaha yang dilakukan a) W = F s
oleh beberapa gaya pada sebuah benda. Arah = 500 N . 10 m
gaya yang bekerja pada benda bisa saja = 5000 joule
sama, tapi bisa juga berbeda. Usaha bersama b) W = F s
yang dilakukan oleh dua gaya searah sama = (500 N + 500 N) 10 m
dengan jumlah usaha yang dilakukan oleh = 10.000 joule
masing-masing gaya tersebut.
ENERGI
* Gaya Searah
W= F s Usaha memang melibatkan
1 1
W = F s penerapan gaya dan perpindahan benda.
2 2
Resultan dua gaya searah adalah F = F1 + Dari manakah gaya tersebut? Gaya bisa
F2, sehingga usaha total yang dilakukan dikeluarkan oleh karena ada energy pada
adalah sumber gaya yang mengeluarkan gaya
W = F s tersebut. Energi merupakan kemampuan
= (F + F ) s melakukan usaha. Defenisi tersebut
1 2
= F s + F2 s menunjukkan bahwa usaha memiliki kaitan
1
= W + W erat dengan energi.
1 2
Contoh : Usaha yang dilakukan pada sebuah benda
Andi dan Budi sedang mendorong mobil ke yang bergerak horizontal menyebabkan
kanan. Andi mendorong dengan gaya 20 N perubahan energI kinetiK. Dengan
dan Budi mendorong dengan gaya 30 N. demikian, besarnya usaha sama dengan
Bila mobil bergerak 5 m ke kanan, maka perubahan energi kinetik benda. Secara
Andi melakukan usaha sebesar W1 = 20 N x matematis ditulis sbb :
5 m = 100 J dan Budi melakukan usaha W = ΔEk
sebesar W = 30 N x 5 m = 150 J W = Ek – Ek
2 2 1
2 2
W = ½ mv2 – ½ mv1
dengan : Seperti halnya dengan usaha,
W = usaha (J) istilah daya pun banyak digunakan dalam
ΔEk = perubahan energi kinetik (J) percakapan keseharian. Daya dalam
Ek1 = Ek awal (J) penggunaan keseharian tersebut
Ek = Ek akhir (J) cenderung dengan ‘’kemampuan’’.
2
Daya adalah kecepatan melakukan usaha
atau usaha per satuan waktu.
Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi Daya dirumuskan sbb :
bumi (benda yang bergerak vertikal) sam P = W = F s = F v
dengan perubahan energy potensial t t
gravitasi. Secara matematis ditulis sbb :
Dengan : P = daya (watt)
W = ΔEp W = usaha (joule)
W = Ep – Ep t = waktu (sekon)
2 1
W = m g h – m g h V = kecepatan (m/s)
2 1
W = m g (h – h )
2 1
Satuan daya menurut SI adalah watt (W).
dengan : selain itu, terdapat beberapa satuan
W = usaha (J) daya yang lain, seperti daya kuda
ΔEp = perubahan energi potensial (J) (horse power = hp ).
Ep = Ep awal (J) Berikut konversi satuan daya :
1
Ep = Ep akhir (J) 1 watt = 1 joule / sekon
2
1 kW = 1.OOO W
Contoh Soal : 1 hp (horse power = daya kuda) = 746 W
1. Berapa besar usaha yang diperlukan
untuk mempercepat benda bermassa 50 Contoh Soal :
kg dari 5 m/s menjadi 10 m/s? 1. Sebuah gaya sebesar 300 N
Pembahasan : memindahkan sebuah benda sejauh
Dik : m = 50 kg; V2 = 10 m/s; V1 = 15 m dalam waktu 1,5 menit.
5 m/s Berapakah dayanya?
Dit : W = ? Pembahasan :
Jb : Dik : F = 300 N; s = 15 m ; t = 1,5
W = Ek2 – Ek1 menit
2 2
= ½ mv2 – ½ mv1 Dit : P = ….?
= ½ (50kg) (10 m/s)2 – ½ (50 kg) (5 Jb : W = F s
m/s)2 = 300 N 15
= 1.875 joule = 4.500 joule
P = W = 4.500 J = 50 watt
2. Seseorang menaiki tangga yang t 90 s
tingginya 18 meter. Jika massa
2
orang itu 70 kg dan g = 10 m/s . 2. Sebuah benda bermassa 75 kg
Berapakah usaha yang dikerjakan diangkat setinggi 12 meter selama 30
orang tersebut untuk melawan gaya sekon. Jika g = 10 m/s2, hitunglah
berat: daya yang dikeluarkan untuk
Pembahasan : mengangkat benda tersebut1
Dik : h2 = 18 m; h1 = 0; m = 70 kg; g = Pembahasan :
10 m/s2 Dik : W = Ep = m g h
Dit : W = …?
Jb : W = m g h – m g h = 75 kg 10 m/s2 12 m
2 1
= m g (h – h ) W = 9.000 J
2 1
2
= (70 kg)(10 m/s )(18 m – 0)
= 12.600 joule P = W = 9.000 J = 300 watt
t 30 s
DAYA PESAWAT SEDERHANA
Alat-alat sederhana yang digunakan untuk Keuntungan Mekanik Tuas
memudahkan melakukan usaha disebut Keuntungan mekanik pada tuas adalah
pesawat sederhana. Secara garis besar perbandingan antara gaya beban (w) dengan
pesawat sederhana terdiri atas tuas, katrol, gaya kuasa (F), dapat dituliskan sebagai :
bidang miring. KM = w/F atau KM = lk/lb
Tuas Keuntungan mekanik pada tuas bergantung
Tuas dibagi menjadi tuas jenis pertama, tuas pada masing-masing lengan. Semakin
jenis kedua dan tuas jenis ketiga. panjang lengan kuasanya, maka keuntungan
a. Tuas Jenis pertama mekaniknya akan semakin besar.
Yaitu tuas dengan titik tumpu berada
diantara titik beban dan titik kuasa. Contoh Soal :
1. Untuk mengangkat beban 1.000 N
digunakan tuas yang panjangnya 300 cm dan
Contoh : pemotong kuku, gunting, penjepit lengan beban 50 cm. Hitunglah gaya yang
jemuran, tang diperlukan mengangkat beban tersebut!
Pembahasan :
b. Tuas Jenis kedua Soal ini merupakan tuas jenis pertama, di
Yaitu tuas dengan titik beban berada diantara mana titik tumpu berada di antara beban dan
titik tumpu dan titik kuasa. kuasa. Maka:
w = 1.000 N
lb = 50 cm
Contoh : gerobak beroda satu, alat pemotong lk = 250 cm
kertas, dan alat pemecah kemiri, pembuka
tutup botol. i w . lb = F . lk
1.000 N . 50 cm = F . 250 cm
c. Tuas Jenis ketiga F = 1.000 N . 50 cm/250 cm
Yaitu tuas dengan titik kuasa berada diantara F = 200 N
titik tumpu dan titik beban. 2. Sebuah linggis yang panjangnya 1,5 m
digunakan untuk mencabut paku yang
tertancap disebuah tembok. Linggis ditumpu
25 cm dari paku yang akan di cabut. Untuk
Contoh :sekop yang biasa digunakan untuk melepaskan paku dari tembok diperlukan
gaya sebesar 9,4 x 104 N. Berapa gaya lekat
memindahkan pasir. paku pada kayu? Berapa keuntungan
mekanisnya?
Penyelesaian:
Jenis Keterangan Contoh Contoh Soal 2 ini cara pengerjaannya sama
Tuas
Tuas dimana letak titik seperti contoh soal 1. Soal ini merupakan
tumpunya berada di anatar tuas jenis pertama, di mana titik tumpu
beban dan kuas. Tuas ini berada di antara beban dan kuasa. Maka:
adalah bentuk pengungkit Jungkat-
paling umum yang banyak 4
Tuas jungkit, Fk = 9,4 x 10 N
Kelas dijumpai. Agar diperoleh Pencabut Paku, lb = 25 cm
Pertama manfaat mekanis maksimal Timbangan,
maka beban diletakkan di lk = 1,25 m = 125 cm
dekat titik tumpu dan dan Gunting
lengan kuasa dibuat lebih Fb . lb = F . lk
panjang. (yang di tengah
adalah titik tumpu) 4
Fb . 25 cm = 9,4 x 10 N . 125 cm
Pemecah 4
Fb = 9,4 x 10 N . 125 cm/25 cm
Tuas Tuas yang letak bebannya kacang dan 5
di antara titik tumpu dan kereta dorong Fb = 4,7 x 10 N
Kelas titik kuasa (yang di tengah satu roda
Kedua adalah beban) (wellbarrow),
pancingan
Tuas yang letak kuasannya
berada di antara titik tumpu
dan beban ( yang di tengah
Tuas adalah kuasa). Tuas jenis Sekop, jepitan,
Kelas ini mengurangi gaya karena lengan
Ketiga kuasa lebih besar dariapda
beban. Oleh karena itu,
keuntungan mekanisnya KM = Fb/Fk
kurang dari 1. KM = lk/lb
yaitu tuas kelas pertama, kedua, dan ketiga. KM = 125 cm/25 cm
no reviews yet
Please Login to review.
