ENERGI% &SAHA% 'AN PESA(A)
Hukum Kekekalan Energi :
A. ENER ENERGI GI Pengertian energi :
Ener Energ gi adalah lah kema emampu mpuan untuk ntuk melakukan usaha. Satuan usaha : SI = Joule 1 erg = 10 −7 3oule CGS = erg Satuan energi panas dinyatakan dalam kalori (kal). 1 kal = 41! Joule. 1 Joule = "#4 kal.
Bentuk-bentuk energi : 1. Energ Energii Gera Gerak k ($e ($eka kanik nik)) %er %erdir dirii atas atas : & Ener Energi gi 'inetik 'inetik & Energi otensial #. Ener nergi 'imia imia Energ Energii yang yang terka terkandu ndung ng dalam dalam ahan ahan akar atau makanan. *. Ener Energi gi +ist +istri rik k Energ Energii yang yang dihas dihasilk ilkan an oleh oleh adanya adanya arus listrik. 4. Energ Energii anas anas ('al ('alor) or) Energi Energi yang dihasilk dihasilkan an oleh gerakan gerakan partikel&partikel dalam enda . ,. Ener Energi gi Caha Cahaya ya Energ Energii yang yang dihas dihasilk ilkan an oleh oleh sume sumerr -ahaya. . Ener Energi gi Gelo Gelom man ang g Energi yang dia/a gelomang dalam peramatannya. 0. Ener nergi un unyi Energ Energii yang yang dihas dihasilk ilkan an oleh oleh sume sumerr unyi. !. Ener Energi gi 2ukl 2uklir ir Energi yang ter3adi akiat reaksi dalam at radioakti5. Energi dapat diuah dari satu entuk ke entuk lain -ontoh : a. Ener Energi gi gera gerak k → listrik : generator . Ener Energi gi lis listr trik ik → gerak : motor listrik -. Energi listrik → -ahaya : lampu listrik d. Ener Energi gi kalo kalorr → gerak : mesin uap e. Ener Energi gi -aha -ahaya ya → listrik : sel surya 5. Energi Energi kimia → listrik : aterai aki g. Ener Energi gi list listri rik k → unyi : radio
6Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.”
Sumber-sumber energi : Sumer Sumer energ energii utama utama di umi umi adala adalah h energi matahari. Sumer energi lainnya antara lain energi angin angin energi energi air air energi energi pasang pasang surut surut energi panas umi energi atom. emagian energi menurut keeradaannya : 1. Energi yang dapat diperaharui. Energi yang keeradaannya tidak akan hais di alam. yang tidak dapat 2. Energi diperaharui. Ener Energi gi yang yang keer eerad adaa aann nnya ya akan akan hais di alam. Konservasi energi :
'onser 'onser7asi 7asi energi energi adalah adalah upaya&up upaya&upaya aya untuk menggunakan energi se-ara leih e8sien dan rasional. ENERGI MEKANIK
1. Energi Potensial E !" 9dala 9dalah h ener energi gi yang yang tersim tersimpan pan atau atau ener energ gi dimi dimili liki ki ole oleh sua suatu en enda karena kedudukannya. Contoh : air air ter3un per per yang yang ditekan ditekan enda yang letaknya tinggi. Energi potensial gra7itasi dirumuskan :
E! # m.g.$ Ep = m g h =
energi potensial potensial (Joule) (Joule) = massa (kg) = gra7itasi (1" ms #) ketinggian (m)
Contoh : Seuah Seuah enda enda yang mass massanya anya #, kg terl terlet etak ak pada pada ketin etingg ggia ian n 1# m. %entukan %entukan esar energi potensial yang dimi dimili liki ki end enda a terse terseu utt ( g = 1" ms#) ;
Ja/a :
B. &SAHA m = #, kg h = 1# m g = 1" ms#
Ep = m . g . h = #, kg 1# m 1" ms# = *"" kg m #s# = *"" Joule
Asaha oleh eerapa gaya : @*
Ek # . Ek = Energi kinetik (Joule) m = massa (kg) 7 = ke-epatan (ms)
? = usaha (Joule) @ = gaya (2e/ton) S = perpindahan (m)
W=F.S
*. Energi Kinetik Ek "
9dalah energi yang dimiliki seuah enda karena geraknya.
,
@# @1 S
W
=
! F 1
+
F 2
−
F 3 .S
Contoh : $oil yang massanya 1.""" kg ergerak dengan ke-epatan 1" ms. %entukan esar energi kinetik moil terseut ;
Contoh 1 :
Ja/a :
enda ermassa 1" kg ditarik dengan gaya 1" 2. enda erpindah se3auh 1" m. erapakah usaha yang dilakukan gaya @ terseut B
Ek = > m.7# = > .1""" kg. (1"
9tau se-ara umum :
W = W 1 +W 2 +W 3
Ja/a: @ = 1" 2
ms)# = ,".""" kg ms# = ,".""" Joule +. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik adalah 3umlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki suatu enda. Energi mekanik dirumuskan :
EM
=
EP
+ E K
Jika seuah enda di3atuhkan dari suatu ketinggian maka energi mekaniknya tetap.
EP # m. g. $ EK # h
EP # E K
=
1 2
mv 2
+ ...
1" m ? = @ S = 1" 2 1" m = 1"" Joule Contoh # : +emari es ditarik oleh 9li dengan gaya 1" 2 dan didorong oleh %ono dengan gaya # 2. Jika gaya gesekan lemari es dengan lantai ,2. erapa usaha yang dilakukan untuk mendorong lemari es terseut se3auh #m B
@# = #2 @* = ,2
@1 = 1"2 #m
Ja/a : ? = (@1 @# D@*).S = (1" # & ,).# = 0.# = 14 J
/. PESA(A) SE'ERHANA esa/at sederhana adalah alat yang digunakan untuk mempermudah melakukan usaha. $erupakan alat untuk : & menguah energi -ontoh : dinamo mesin uap & memindahkan energi -ontoh : tang dongkrak & menguah arah -ontoh : katrol & memperoleh keuntungan ke-epatan -ontoh : sepeda 0.
Contoh : & geroak dorong eroda satu & -atut pen-aut paku & pemuka tutup otol -.
*.
)uas a.%uas kelas pertamautama %itik tumpu erada diantara ean dan kuasa. Contoh : pengungkit
%uas kelas ketiga ila ean dan kuasa terletak pada sisi yang sama dari titik tumpu tetapi letak kuasa leih dekat ke titik tumpu. Katrol teta! ( . lb # , . l k
9
m = massa benda (k g) g = gravitasi bumi (m/s2) A = lengan beban (l b) @ ! = lengan kuasa (l k ) A = !
%
lk ?
/
lb % @
F × k
= W × b
/ = m.g 'euntungan mekanis ('$) :
(KM)
% = titik tumpu b = lengan ean k
= lengan kuasa @ = kuasa yang diker3akan / = erat ean
+.
=
W F
=
% 9
lb
Ja/a : @ k = ? @ = ? l = 1" 2 "1 = , 2 lk "# %uas kelas kedua ila kuasa dan ean erada pada sisi yang sama dari titik tumpu dan letak ean leih dekat ke titik tumpu daripada titik kuasa.
=
F
@
l k
Contoh : Jika ? = 1" 2 l = 1" -m dan l k = #" -m erapa kuasa @.
.
beban kuasa
W F
=
1
Katrol bergerak
'euntungan mekanis ('$) dari tuaspengungkit terseut adalah : KM
=
=
A! ! A! F
l b l k
. "
=
= = = =
1 " 2
2 ! lengan beban (l b) lengan kuasa (lk ) ga#a
?
'euntungan mekanik = M
=
l k l b
2 =
1
=
2
ada katrol ergerak tali memikul > ean.
1.
Katrol ma2emuk takal"
.
dengan mengangkatnya langsung
(#m.g.$#6.$ h = ketinggian
F@
1 =
w
n
9dalah kemampuan melakukan usaha
%
/ %akal dengan 4 katrol masing&masing tali memikul F ean. 'euntungan mekanik : '$ = anyaknya katrol (n). 3. Ro4a Bergan4ar
@
=
usa$a "aktu
= 3ari&3ari roda r = 3ari&3ari gandar 'euntungan mekanik
Contoh soal : "1. Seuah ean ,"" 2 dinaikkan ke tempat dengan ketinggian m menggunakan katrol tetap. a. erapa gaya tariknya . erapa usaha yang dilakukan
'$ = 3ari&3ari roda 3ari&3ari gandar
'$ = 1
/ /=m.g
a. @ = /'$ = ,""1 @ = ,"" 2
'euntungan mekanik = r
. ? (usaha) = ,"" 2 m = *"""
Bi4ang Miring
J
@ h
W t
Satuan daya yang lain : 1 H (daya kuda) = 04 /att 1 kilo/att = 1""" /att
:
5.
=
? = Asaha (Joule) t = /aktu (detik) = daya (/att = 3ouledetik)
?
r
'. 'A7A
s "=m.g
'$ = pan3ang idang miring tinggi idang h = tinggi idang Asaha yang dilakukan memindahkan enda terseut : a. pada papan miring (#,.s s = 3arak yang ditempuh
untuk
"#. %akal terdiri dari , katrol kominasi digunakan untuk menaikkan ean ton dari tanah ke tempat dengan ketinggian # m. %entukan : a. esar gaya . esar usaha yang dilakukan anyak katrol = , katrol m = ton = """ kg h = #m a. 'euntungan mekanis = n (anyak katrol) F
W
)000 kg ( 10 m/s
2
12.000 & ' ' . Asaha = @ S ? = 1#.""" 2 #m = #4""" J =
=
=
"*. an3ang idang miring adalah 4 m dan 3arak dari u3ung a/ah ke u3ung atas idang miring 1 m. erapa keuntungan mekanis 3ika erat adan yang diangkat "" 2 erapa gaya dorongnya ;
$
=
* 1
9. * . 1 dan # =4
beban W = kuasa F )00 4 = F )00 1'0 & @ = *
9. tinggi orang terseut dianggap nol . tidak ada perpindahan enda C. erat ean sama dengan erat orang <. tidak ada gaya yang dila/an oleh ean
=
S8A9 S8A9 9A)IHAN
9. erg . dyne
satuan
energi
C. Joule <. 2 meter
"#. 2ilai ,.""" Erg setara dengan . . . Joule. 9. .
' . 10
+10
' . 10
+'
C. <.
C. 1 dan * <. # dan *
". Krang yang menahan ean L!" 2 di atas kepalanya dikatakan tidak melakukan usaha hal ini diseakan oleh . . .
. '$ =
"1. ang tidak termasuk adalah . . .
1. energi potensial dan energi kinetik memesar #. energi potensial tetap energi kinetik memesar *. energi potensial menge-il energi kinetik memesar ernyataan yang enar adalah
Ja/a : a. '$ =
",. Seuah mangga 3atuh dari pohon yang tinggi maka:
' . 10
*
' . 10
+3
"*. Seuah radio dengan sumer listrik atu aterai dihidupkan sehingga kita dapat mendengar siaran radio itu. eruahan energi yang ter3adi adalah . . .
"0. enda ermassa 4 kg enda ergerak dengan ke-epatan , memiliki energi kinetik seesar 9. ," Joule . 1"" Joule
dan ms
C. 1" Joule <. #" Joule
"!. erhatikan gamar di a/ah ini ; A -A=0 20 m ! 10 m ,
9. energi listrik D energi kimia D energi unyi . energi kimia D energi listrik D energi unyi C. energi unyi D energi listrik D energi kimia <. energi panas D energi listrik D energi unyi "4. Energi yang dimiliki enda karena letak atau posisinya diseut 9. energi kinetik C. energi mekanik . energi potensial< energi kimia
ila massa enda adalah # kg dan per-epatan gra7itasi pada tempat terseut = 1" ms#. $aka energi potensial di 9 adalah . . . Joule. 9. 4"" Joule C. #"" Joule . 4" Joule <. *"" Joule "L. Seekor urung terang pada ketinggian #" m dengan ke-epatan ! ms. Jika massa urung terseut "#, kg dan
per-epatan gra7itasinya 1" ms# maka energi mekanik urung terseut adalah : 9. 11 Joule . ,! Joule
C. 4" Joule <. 4 Joule
1".
9. ," 2 . 4" 2
F
diperoleh keuntungan arah tetapi tidak diperoleh keuntungan mekanis
1.
10. Sekrup merupakan . . .
1*.
keuntungan mekanis = 4 keuntungan mekanis = gaya untuk menaikkan ean = ,""
9. . C. <.
tuas idang miring idang miring rangkap idang miring yang diputarkan pada silinder
1!. r •
14. erhatikan gamar tuas di a/ah ini ; %uas memiliki yang keuntungan mekanisnya teresar adalah . . .
F=100 &
ila 3ari&3ari gandar r = # -m dan 3ari&3ari roda = -m maka erat / adalah . . . 9. *** 2 . *"" 2 2
C. "" 2 <. 1#""
"
9. .
F
F
1L. ada gamar di a/ah ini gaya yang diperlukan untuk mendorong enda adalah :
9. . C. <.
%entukan dimana ardi duduk agar ayunan erada pada posisi setimang.
@=B
4"" 2 #"" 2 1" 2 !" 2
4"" 2
,m
#m
#".
C. *"" /att <. 4"" /att
ESAI
"1. Seuah enda dilempar ke atas seperti lintasan erikut : 2 3
1
%entukan pada posisi mana Ep dan Ek men-apai maksimum dan minimum ; "#. Seuah pesa/at terang mela3u dengan ke-epatan #"" ms# pada ketinggian 1," m. Jika massa pesa/at terang terseut 1""" kg dan per-epatan gra7itasinya 1" ms# maka tentukan energi mekaniknya ; "*. Seuah moil mogok didorong oleh * orang. 9ndi dengan gaya dorong *," 2 udi dengan gaya ," 2 dan %ono dengan gaya #," 2. Jika moil itu erpindah se3auh 1"" m dari tempat semula tentukan : a. Asaha tiap&tiap orang . erapa esar gaya dorong moil -. erapa usaha yang dilakukan terhadap M moil itu "4. 9 ," -m -m $assa 9nto = 4" kg $assa ardi = ," k
,"
",. enda #"" kg ditarik ke atas. erapa esar gaya yang diperlukan dan keuntungan mekaniknya 3ika digunakan : a. Seuah katrol tetap . Seuah katrol ergerak -.Seuah takal yang terdiri atas 4 katrol
