Dokumen tersebut membahas tentang usaha dan energi mekanik. Ia menjelaskan definisi usaha sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan, serta hubungannya dengan energi kinetik dan potensial gravitasi melalui teorema kerja-energi. Dokumen tersebut juga menjelaskan konsep daya sebagai usaha dibagi waktu, serta pesawat sederhana seperti tuas, katrol dan bidang miring yang dapat memperbesar usaha.

1. USAHA & ENERGI
Drs. Agus Purnomo
aguspurnomosite.blogspot.com

3. Mengapa mobil jeep ini mampu menarik
sebuah beban yang sangat berat ???
karena adanya usaha.
Apa yang dimaksud dengan usaha ?

4.  DEFINISI
Usaha adalah hasil kali antara gaya konstan F dengan
perpindahan s.
W F .S
Keterangan :
F = gaya (N)
s = perpindahan yang dilakukan (m)
Satuan SI dari kerja: newton.meter =
joule (J)

5. SATUAN DARI USAHA

6. USAHA POSITIF
Jika arah gaya searah dengan arah perpindahan
maka dikatakan bahwa usahanya positif.
USAHA NEGATIF
Jika arah gaya terhadap arah perpindahan
membentuk sudut 180 atau berlawanan arah.
Contoh arah gaya gesek berlawanan arah
dengan arah perpindahan.

7. TEOREMA USAHA -ENERGI
DAN ENERGI KINETIK

8.  Kebanyakan orang mengharapkan
hasil ketika ia melakukan kerja.
 Tetapi dalam Fisika, hasil diperoleh
ketika resultan gaya melakukan
kerja pada suatu benda.
 Hasil tersebut merupakan
perubahan energi kinetik dari benda
tersebut.

9. ENERGI KINETIK
 Definisi
Energi kinetik dari suatu benda dengan massa m
dan laju v, diberikan oleh:
1 2
EK mv
2
 Satuan SI dari Energi Kinetik adalah:
joule (J)

10. TEOREMA USAHA-ENERGI
Ketika resultan gaya melakukan kerja W
pada suatu benda, energi kinetik dari
benda tersebut berubah dari keadaan
awal EK0 ke keadaan akhir KEf,
Perbedaan antara kedua nilai ini sama
dengan kerja yang dilakukan:
1 2 1 2
W EK f EK0 mv f mv0
2 2

11. USAHA OLEH ENERGI KINETIK

12. USAHA OLEH ENERGI KINETIK
USAHA = PERUBAHAN
ENERGI
Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan F
sama dengan perubahan energi kinetik(∆EK)
yang dialami benda itu.
W = F ∆x = ∆EK = EK2 – EK1
1 2 2
W F x m (v 2 v1 )
2

13. ENERGI POTENSIAL GRAVITASI
 Definisi
Energi Potensial Gravitasi (EP) adalah energi
yang dipunyai oleh benda dengan massa m yang
bergantung pada posisi relatif terhadap
permukaan bumi. Posisi benda tersebut diukur
pada ketinggian h yang relatif terhadap suatu
titik acuan:
EP mgh

14. ENERGI MEKANIK TOTAL

15. ENERGI MEKANIK TOTAL
 Konsep dari kerja dan teorema kerja-energi
telah memberikan kesimpulan bahwa suatu
benda dapat mempunyai dua jenis energi:
energi kinetik dan energi potensial gravitasi.
 Jumlahan dari kedua jenis energi ini dikenal
dengan energi mekanik total E, sehingga:
E = EK + EP
 Teorema kerja-energi dapat dituliskan dalam
bentuk energi mekanik total:
Wnc = Ef – E0

16. KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
 Jika tidak ada kerja yang dilakukan oleh
gaya non-konservatif, atau Wnc = 0, maka
Ef = E0
(½mvf2 + mghf) = (½mv02 + mgh0)
 Atau energi mekanik total bernilai konstan
sepanjang lintasan antara titik awal dan
akhir, atau tidak ada perubahan dari nilai
awalnya E0.

17. DAYA
 Definisi
Daya rata-rata adalah rata-rata perubahan dari kerja
W yang dilakukan dan diperoleh dengan membagi W
P
dengan waktu yang diperlukan untuk melakukan kerja
tersebut.
W
P
t
 Satuan SI untuk Daya adalah joule/detik =
watt (W)

18. DAYA
Daya adalah kemampuan untuk melakukan
usaha tiap satu satuan waktu.
W P = daya (watt)
P F .V W = usaha (joule)
t T = waktu (s)
Satuan usaha :
1 watt = 1 joule/s
1 kW = 1000 watt
1 kWh = 3,6 x 106 joule
1 HP = 746 watt

19. TABEL SATUAN DARI DAYA

20. BENTUK LAIN DARI DAYA
 Daya dapat pula didefinisikan sebagai perubahan dari
energi dibagi dengan waktu.
perubahan energi
P
waktu
 Karena kerja, energi dan waktu merupakan besaran
skalar, maka daya juga merupakan besaran skalar.
 Karena W = Fs maka daya rata-rata juga dapat
dituliskan sebagai berikut:
P Fv

21. PESAWAT SEDERHANA

22. PESAWAT SEDERHANA
Pesawat Sederhana adalah alat yang digunakan
untuk memudahkan melakukan usaha, tetapi
tidak ikut memperbesar nilai usaha.
Mis : gunting, pacul, catut, katrol, bidang miring,
dsb.
Ada 3 macam pesawat sederhana yang kita
pelajari :
1. Tuas atau Pengungkit
2. Katrol
3. Bidang Miring

23. TUAS/PENGUNGKIT

24. PESAWAT SEDERHANA
Karena tuas bekerja berdasarkan prinsip
kesetimbangan, maka berlaku :
WB . LB = F . LK
mb . LB = mK . LK

25. PESAWAT SEDERHANA
Keterangan :
WB = berat beban (N)
F = gaya kuasa (N)
mb = massa beban (kg)
mK = massa kuasa (kg)
L = panjang tuas (m)
O = titik tumpuh
LB = lengan beban (m)
LK = lengan kuasa (m)
E = keuntungan mekanik

26. KATROL

27. KATROL
Macam penggunaan katrol :
1. Katrol Tunggal Tetap
Tidak mempunyai keuntungan mekanik, hanya mempunyai
keuntungan arah sasa.
2. Katrol Tunggal Bergerak
Mempunyai keuntungan mekanik 2, sehingga gaya yang
diperlukan hanya setengahnya saja.
3. Katrom Majemuk
Terdiri dari dua atau lebih katrol, dengan keuntungan mekanik
sebagai berikut :
e = n -1
n = jumlah tali sejajar yang dapat ditarik dari sistem katrol
majemuk

28. BIDANG MIRING

29. BIDANG MIRING

30. BIDANG MIRING
Keterangan :
h = tinggi bidang miring (m)
S = panjang bidang miring (m)
W = berat beban (N)
F = gaya kuasa yang diperlukan (N)
m = massa beban (kg)
e = keuntungan mekanik
g = percepatan gravitasi bumi ( g= 10 m/s2 )

31. LATIHAN SOAL
1. Seorang anak mendorong meja dengan gaya 50
Newton, sehingga meja bergeser sejauh 4 meter. Berapa
besar usaha yang telah dilakukan oleh anak tersebut?
2. Untuk memindahkan sebuah benda sejauh 15
cm, ternyata memerlukan usaha 750 Erg. Tentukan besar
gaya yang diperlukan untuk keperluan tersebut!
3. Dua orang anak mendorong meja. Anak pertama
mendorong ke arah timur dengan gaya 100 N, sedangkan
anak kedua mendorong ke arah barat dengan gaya 60 N.
Bila meja berpindah sejauh 8 meter, berapakah besar
usaha yang dialami oleh meja itu?

32. LATIHAN SOAL
4. Sebuah benda dipengaruhi oleh dua gaya, F1 = 20
N ke kanan dan F2 = 5 N ke kiri. Ternyata benda
berpindah sejauh 4 meter ke kanan. Tentukan :
Usaha oleh masing-masing gaya
Usaha total yang dialami oleh benda
5. Sebuah pesawat mampu melakukan usaha 18 kJ
dalam waktu 5 menit. Tentukan daya pesawat
tersebut!
6. Berapa energi yang dihasilkan oleh suatu mesin
yang berdaya 250 Watt selama 2 jam?

33. LATIHAN SOAL
7.
Gaya Perpindaha Usaha Waktu Daya
(N) n (J) (s) (Watt)
(m)
3 1 2
40 2 100
6 720 50
10 400 500

34. LATIHAN SOAL
8. Spiderman memiliki massa 66 kg mampu memanjat dinding
yang tingginya 40 meter dalam waktu 3 sekon. (g = 10 m/s2).
Berapakah daya spiderman tersebut?
9. Berapa energi yang diserap oleh sebuah mesin AC yang berdaya
2 PK selama 5 jam?
10. Sebuah mesin perahu motor memiliki daya 4 kW dan gaya
dorong 450 N bergerak dengan kelajuan tetap. Berapakah jarak
yang ditempuh perahu motor tersebut selama 16 sekon?
11. Mesin sepeda sebuah motor memilki gaya dorong 400 N dan
bergerak dengan kelajuan 72 km/jam. Berapakah daya mesin
sepeda motor itu?

35. LATIHAN SOAL
12. Sebuah benda yang massanya 4 kg bergerak dengan
kecepatan 10 m/s. Berapakah besar energi kinetik benda
tersebut?
13. Seekor siput bermassa 20 gram merambat dengan
kelajuan tetap 5 cm/s. Berapa energi kinetik siput itu?
(nyatakan dalam Erg dan mJ)
14. Sebuah benda yang bergerak dengan kelajuan tetap 36
km/jam mempunyai energi kinetik sebesar 2,5 kJ.
Tentukan besar massa benda tersebut!

36. LATIHAN SOAL
15. Berapakah besar kecepatan yang harus dimiliki oleh
suatu benda bermassa 20 gram, agar energi kinetiknya
16.000 Erg?
16. Sebuah mobil yang massanya 1,8 ton melaju di jalan
raya dengan kecepatan rata-rata 108 km/jam. Berapakah
energi kinetik mobil tersebut?
17. Sebuah sepeda melaju di jalan raya dengan energi
kinetik 750 Joule. Jika massa sepeda berikut
pengendaranya 60 kg, tentukan kelajuan sepeda tersebut!

37. LATIHAN SOAL
18. Suatu benga yang massanya 2,5 kg berada pada
ketinggian 20 meter. Tentukan besar energi potensialnya!
19. Energi potensial gravitasi sebuah benda yang terletak
pada ketinggian 15 meter di atas tanah sebesar 1.050
Joule. Berapakah massa benda tersebut?
20. Ubay bermassa 30 kg memanjat pohon yang
tingginya 10 meter, sedangkan Udin yang bermassa 15 kg
berada digedung yang tingginya 8 meter. Berapakah
perbandingan energi potensial Ubay dengan Udin?

38. LATIHAN SOAL
21. Energi potensial gravitasi benda yang
bermassa 25 gram sebesar 25.000 Erg. Tentukan
ketinggian benda tersebut dari permukaan tanah!
22. Sebuah kelereng yang massanya 50 gram
dilempar vertikal ke atas dengan energi mekanik
sebesar 2 Joule. Berapakah ketinggian maksimum
yang dapat dicapai oleh kelereng tersebut?

39. LATIHAN SOAL
23. Sebuah tuas digunakan untuk mengangkat benda yang beratnya
100 N. Bila benda ditempatkan 0,5 m dari titik tumpuh dan gaya
kuasanya berjarak 2,5 m dari titik tumpuh. Tentukan besar gaya
minimal yang diperlukannya dan keuntungan mekaniknya!
24. Sebuah pengingkit digunakan untuk memindahkan sebongkah
batu yang beratnya 1.500 N. Bila batu ditempatkan 10 cm dari titik
tumpuh dan gaya kuasanya berjarak 1,0 m dari titik tumpuh.
Tentukan besar gaya minimal yang diperlukannya dan keuntungan
mekaniknya!
25. Benda yang beratnya 500 N hendak diangkat dengan
menggunakan tuas yang panjangnya 5 meter. Bila kuasa yang dapat
diberikan hanya sebesar 125 N, tentukan letak titik tumpuhnya!

40. LATIHAN SOAL
26. Sebuah benda yang massanya 200 kg hendak
dinaikkan ke bak truk setinggi 1,5 meter menggunakan
papan yang panjangnya 5 meter. Tentukan gaya kuasa
yang diperlukan serta keuntungan mekanisnya!
27. Untuk menaikkan benda setinggi 3 m menggunakan
bidang miring yang panjangnya 12 m. Bila gaya kuasa
yang diperlukan 250 N, berapakah berat benda tersebut?
28. Benda yang massanya 40 kg dinaikkan setinggi 2
meter menggunakan bidang miring. Ternyata gaya kuasa
yang diperlukan sebesar 200 N. berapakah panjang
bidang miring yang digunakan?

41. LATIHAN SOAL
29. Sebuah drum oli yang massanya 600 kg
hendak dinaikkan ke bak truk setinggi 1,0 meter
menggunakan papan yang panjangnya 3 meter.
Tentukan gaya kuasa yang diperlukan serta
keuntungan mekanisnya!
30. Jika perbandingan antara panjang lintasan
dengan ketinggian pada suatu bidang miring
sebesar 8 : 3, tentukan perbandingan antara gaya
yang diperlukan untuk menaikkan benda dengan
berat benda tersebut?

42. OK KAWAN....
BERANDA
SELAMAT BELAJAR
KOMPETENSI
MATERI
YA ....
LATIHAN
EVALUASI
REFERENSI
aguspurnomosite.blogspot.com
PENYUSUN