USAHA
Usaha, Energi, dan Pesawat Sederhana
A. Usaha
Dalam ilmu fisika pengertian usaha adalah suatu proses yang dilakukan untuk memindahkan kedudukan suatu benda. Usaha jika dituliskan dalam bentuk persamaan seperti berikut.
Keterangan:
W = usaha (joule)
F = gaya (N)
s = jarak perpindahan benda (m)
B. Energi
Energi diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Dalam Satuan Internasional, satuan energi dinyatakan dalam joule (J) atau kalori (kal).
1. Macam-macam Energi
Energi memiliki berbagai macam jenis. Berdasarkan bentuknya, energi dibedakan menjadi energi kinetik, energi potensial, energi kalor, energi kimia, energi cahaya, energi bunyi, energi nuklir, energi listrik dan sebagainya.
2. Perubahan Energi
Energi dapat mengalami perubahan bentuk dari energi satu menjadi energi yang lain. Bentuk perubahan energi ditunjukkan melalui contoh berikut.
a. Energi listrik menjadi energi cahaya
Contoh: lampu belajar, layar TV
b. Energi cahaya menjadi energi listrik
Contoh: sel surya
c. Energi kimia menjadi energi kinetik
Contoh: makanan dijadikan energi untuk manusia sehingga memudahkan pergerakan
d. Energi listrik menjadi energi bunyi
Contoh: radio dan bel kendaraan
e. Energi listrik menjadi energi kinetik
Contoh: kipas angin
f. Energi nuklir menjadi energi listrik
Contoh: PLTN
3. Sumber Energi
Secara umum ada dua sumber energi :
a. Dapat Diperbarui (Renewable)
Contoh: cahaya matahari, angin, air (air terjun dan gerakan ombak laut)
b. Tidak Dapat Diperbarui (Unrenewable)
Contoh: nuklir dan fosil (bahan bakar minyak dan gas)
4. Energi Kinetik, Energi Potensial, dan Energi Mekanik
a. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya (kecepatan). Energi kinetik jika dituliskan dalam bentuk persamaan seperti berikut.
b. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisi kedudukannya (ketinggian) terhadap gaya tarikan gravitasi. Energi potensial jika dituliskan dalam persamaan matematis seperti berikut.
c. Energi Mekanik
Energi mekanik merupakan energi total yang dimiliki benda. Energi mekanik juga dapat dikatakan jumlah energi kinetik dan energi potensial. Apabila energi mekanik dituliskan dalam persamaan seperti berikut.
5. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Benda yang dijatuhkan pada ketinggian tertentu atau benda yang dilemparkan ke atas akan mengalami perubahan energi. Perubahan energi tersebut merupakan perubahan energi potensial menjadi energi kinetik atau sebaliknya. Jumlah energi potensial dan energi kinetik suatu benda di posisi manapun selalu sama asalkan tidak ada gaya luar yang memengaruhinya.
Hubungan antara energi potensial dan energi kinetik di posisi manapun menjadi dasar hukum Kekekalan Energi Mekanik. Hukum Kekekalan Energi Mekanik menyatakan jumlah energi potensial dan energi mekanik dalam medan gravitasi nilainya sama. Berdasarkan pernyataan tersebut, hukum Kekekalan Energi Mekanik dapat dituliskan dalam persamaan berikut.
C. Pesawat Sederhana
Alat yang digunakan untuk memudahkan pekerjaan manusia dikenal dengan pesawat sederhana. Dengan menggunakan pesawat sederhana, orang dapat melakukan pekerjaan lebih baik, lebih cepat, dan lebih murah. Dalam kehidupan sehari-hari, orang menggunakan pesawat sederhana untuk tujuan-tujuan berikut ini.
1. Mengubah Energi
2. Memindahkan energi
3. Memperbesar kecepatan
4. Mengubah arah
Ada beberapa jenis pesawat sederhana yang perlu kita ketahui diantaranya:
1. Pengungkit (Tuas)
Tuas digunakan untuk mengungkit beban. Dengan adanya tuas, benda yang berat dapat dipindahkan dengan gaya yang kecil. Konsep tuas dapat dilihat melalui gambar berikut.
Berdasarkan gambar di atas, tuas akan mengalami keseimbangan ketika memenuhi persamaan berikut.
Keuntungan mekanis dari tuas dituliskan dalam persamaan berikut.
Tuas dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:
a. Tuas jenis pertama
Tuas jenis pertama adalah tuas dengan susunan titik tumpu diantara titik beban dan titik kuasa. Contoh tuas jenis pertama yaitu gunting, jungkat jungkit, dan tang.
b. Tuas jenis kedua
Tuas jenis kedua adalah tuas dengan susunan titik beban diantara titik kuasa dan titik tumpu. Contoh tuas jenis kedua yaitu gerobak dorong dan pembuka tang.
c. Tuas jenis ketiga
Tuas jenis ketiga adalah tuas dengan susunan titik kuasa diantara titik beban dan titik tumpu. Contoh tuas jenis ketiga yaitu alat pemancing ikan.
2. Bidang Miring
Bidang miring merupakan salah satu pesawat sederhana yang digunakan untuk mempermudah usaha tetapi tidak mengurangi usaha yang dilakukan. Contoh penerapan bidang miring dapat dilihat melalui gambar berikut.
Persamaan dari bidang miring sebagai berikut.
Bidang miring sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari seperti berikut.
a. Membantu memindahkan benda ke dalam bak truk.
b. Tangga selalu dipasang miring.
c. Jalan di daerah pegunungan dibuat berkelok-kelok.
3. Katrol
Katrol adalah salah satu pesawat sederhana untuk memudahkan pekerjaan manusia mengangkat benda ke atas atau vertikal. Katrol juga berfungsi mengubah gaya angkat ke atas menjadi gaya tarik ke bawah sehingga penarikan beban lebih mudah. Ada tiga jenis pemasangan katrol dalam kehidupan antara lain:
D. Daya
Semakin cepat manusia atau alat teknik dalam melakukan usaha dikatakan memiliki kemampuan tinggi. Dalam fisika, tinggi rendahnya kemampuan disebut dengan daya. Daya juga dapat diartikan usaha persatuan waktu atau perubahan energi persatuan waktu.Daya dirumuskan sebagai berikut.
Satuan daya yang lebih kecil adalah erg/sekon. Satuan daya ukuran bear adalah kilowatt, megawatt, dan daya kuda (horse power). Kesetaraan satuan daya dapat dilihat sebagai berikut.
1 kiloWatt (kW) = 103 Watt (W)
1 tenaga kuda (hp) = 0,745 kW
1 kW = 1,34 hp
Adip MS
Penulis Buku - Editor Buku
Komentar
Posting Komentar