Dokumen tersebut membahas tentang konsep dasar usaha, energi potensial, energi kinetik, energi mekanik, hubungan antara usaha dan energi, serta definisi daya. Dijelaskan rumus-rumus dasar dan contoh perhitungan soal untuk setiap konsep.

1. Kasmawati
Nur Hidayah
Muh Fiqram
Rivaldi Muharram
Muh Aldianzah
Muh Afandi
Warni

4. Rumus Dasar Usaha

5. Usaha positif merupakan sebuah usaha bernilai positif. Usaha seperti ini dilakukan
oleh gaya yang arahnya searah dengan arah perpindahan atau membentuk sudut 0o.
Untuk gaya yang searah, maka rumus usaha adalah W = F. s. Contoh usaha positif
antara lain seorang anak mendorong meja, usaha mesin mobil saat menghidupkan
mobil sehingga memiliki kecepatan, usaha mengangkat buku ke atas dan lain
sebagainya.
Contoh :
Seorang murid mendorong sebuah meja untuk meluruskan susunannya. Jika ia
mendorong meja tersebut dengan gaya 80 N dan meja berpindah sejauh 200 cm,
berapakah usaha yang dilakukan murid tersebut ?
Pembahasan
Dik :
F = 80 N
s = 200 cm = 0,2 m
W = F . s
W = 80 (0,2)
W = 16 Joule.

6. Usaha negatif merupakan usaha yang dilakukan oleh gaya yang arahnya berlawanan dengan
arah perpindahan atau membentuk sudut 180o. Contoh usaha negatif antara lain usaha yang
dilakukan oleh rem untuk menghentikan mobil, usaha yang dilakukan gaya gesekan, dan lain
sebagainya.
Contoh :
Sebuah mobil yang sedang bergerak dengan kecepatan awal v. Bila pada jarak 20 m di depan
mobil terdapat lampu merah, tentukan usaha yang dilakukan rem mobil untuk menghentikan
mobil. Gaya pengereman yang dibutuhkan adalah 240 N.
Pembahasan :
Dik :
F = 240 N
s = 20 m
Karena gaya yang dilakukan oleh rem berlawanan arah dengan arah gerak atau perpindahan,
maka sudut yang dibentuk oleh gaya terhadap perpindahan adalah 180o. Karena cos 180o = -
1, maka :
W = - F s.
W = - 240 (20)
W = - 4800 Joule.

8. Seberapa besarpun gaya yang bekerja, jika tidak terjadi
perpindahan maka gaya tersebut dikatakan tidak melakukan
usaha atau W = 0.
Contoh :
Hitunglah besar usaha yang dilakukan oleh Andi jika ia mendorong
sebuah lemari yang massanya 40 kg dengan gaya sebesar 60
N. Dengan gaya sebesar itu ternyata lemari tidak berpindah tempat.
Pembahasan
Dik :
F = 60 N
s = 0
maka W = F. s = 60 (0) = 0
Jadi Andi tidak melakukan usaha karena lemari tidak berpindah.

14. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena faktor
ketinggian atau kedudukan benda tersebut.Secara matematis dapat ditulis :
(Ep = m g h)
dengan :
Ep = energi potensial (J)
m = massa (kg)
g = gravitasi bumi (m/s2)
h = ketinggian (m)
Contoh :
Tentukan energi potensial yang dimiliki oleh sebuah benda bermassa 20 kg
yang berada pada ketinggian 20 m di atas tanah.
Pembahasan
Dik :
m = 20 kg
g = 10 m/s2
h = 20 m
Ep = m g h
Ep = 20 (10) (20)
Ep = 4000 Joule

15. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya. Denagn
kata lain, energi kinetik merupakan suatu energi yang dihasilkan ketika suatu
benda atau ojek bergerak dengan kecepatan tertentu. Secara matematis dapat
ditulis :
Ek = ½ m v2
dengan :
Ek = energi kinetik (J)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Contoh :
Jika sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s,
berapakah energi kinetik benda tersebut ?
Pembahasan
Dik :
m = 2 kg
v = 5 m/s
Ek = ½ m v2
Ek = ½ (2) (25)
Ek = 25 Joule

16. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi
potensial yang dimiliki oleh suatu benda. Menurut kekekalan
energi mekanik, jumlah nergi potensial dan energi kinetik selalu
tetap. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
EM1 = EM2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
dengan :
EM1 = energi mekanik keadaan pertama
EM2 = energi mekanik keadaan kedua
Ep1 = energi potensial keadaan pertama
Ep2 = energi potensial keadaan kedua
Ek1 = energi kinetik keadaan pertama
Ek2 = energi kinetik keadaan kedua

17. Hubungan Energi dan Usaha
Bila dikaitkan dengan energi, usaha
merupakan perubahan energi. Usaha
dapat berupa perubahan energi potensial
ataupun perubahan energi kinetik. Secara
matematis dapat ditulis sebagai berikut :

18. W = Δ Ep = mg (Δh)
dengan :
W = usaha (J)
Δ Ep = perubahan energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = gravitasi bumi (m/s2)
Δh = perubahan ketinggian (m)
Contoh :
Sebuah bola bermassa 500 gram dijatuhkan dari atas gedung setinggi 2 m. Tentukan
besar usaha selama perpindahan bola tersebut.
Pembahasan
Dik :
m = 500 g = 0,5 kg
Δh = 2 m
W = m g Δh
W = 0,5 (10) (2)
W = 10 Joule.

19. Hubungan usaha dengan energi kinetik :

20. Daya adalah laju energi yang dihantarkan atau besarnya
usaha yang dilakukan dalam selang waktu tertentu.
Dengan kata lain, daya adalah hasil bagi usaha terhadap
waktu yang secara matematis dapat ditulis sebagai berikut
:
P = W/t = (F.s) / t = F. v
dengan :
P = daya (J/s atau Watt)
W = usaha (J)
t = waktu (s)
F = gaya (N)
v = kecepatan (m/s)

21. Tentukan besar daya untuk memindahkan sebuah benda sejauh 200 m dengan
kecepatan konstan sebesar 10 m/s dan usaha sebesar 400 Joule.
Pembahasan
Dik :
s = 200 m
v = 10 m/s
W = 400 J
P = W/t = F v
Karena waktu tidak diketahui maka kita cari terlebih dahulu waktunya.
Berdasarkan GLB diperoleh :
t = s/v
t = 200/10
t = 20 s
P = W/ t
P =400/ 20
P = 20 J/s