Catatan Kuliah: Usaha dan Energi

Pendahuluan

Materi tentang usaha dan energi dibagi menjadi dua sesi:
- Sesi pertama: Konsep umum usaha dan energi.
- Sesi kedua: Latihan soal dan penyelesaiannya.

Definisi Usaha: Energi yang ditransfer ke atau dari suatu benda melalui gaya.
Rumus Usaha:
W = F × S × cos(θ)
- F = gaya yang diterapkan
- S = perpindahan
- θ = sudut antara gaya dan arah perpindahan.
Usaha sebagai Luas Kurva:
- Untuk gaya konstan: W = F × ΔS
- Untuk gaya tidak konstan: W = ∫ F dS (dari batas 1 sampai batas 2).

Definisi Energi: Kemampuan untuk melakukan usaha.
Bentuk Energi:
- Energi Kinetik
- Energi Potensial (gravitasi, pegas, listrik)
- Energi Panas, dll.
Usaha Positif dan Negatif:
- Usaha positif: Energi ditransfer ke benda.
- Usaha negatif: Energi ditransfer dari benda.

Teorema: Perubahan energi kinetik merupakan bagian dari usaha.
Rumus:
ΔK = K_akhir - K_awal = W
- W = Usaha total.
- ΔK = K_final - K_initial = (1/2) m V_f² - (1/2) m V_i².

Benda masa 4 kg, diam, meluncur di bidang miring kasar (μk1 = 0,2, L = 3m, θ = 30°) dan berhenti di bidang datar kasar (μk2 = 0,3).
Pertanyaan: Berapa jarak (D) yang ditempuh benda di bidang datar?

Gambar Diagram Benda Bebas:
- Bidang Miring: Gaya berat, gaya normal (N1), gaya gesek (Fs1).
- Proyeksi gaya berat: W sin(θ) (sumbu X), W cos(θ) (sumbu Y).
Persamaan Usaha:
- N1 = W cos(θ)
- Fs1 = W cos(θ) × μk1.
Bidang Datar:
- Gaya berat W, gaya normal N2, gaya gesek Fs2.
- N2 = W, Fs2 = W × μk2.
Hitung Usaha dan Perubahan Energi Kinetik:
- Dari A ke B (bidang miring).
- Usaha oleh gaya gesek (W_fs1) dan gaya gravitasi (W_g1).
Perubahan Energi Kinetik dari A ke B:
- ΔK = K_B - K_A = Total Usaha A ke B.
Usaha dari B ke C (bidang datar):
- W_fs2 = -W × μk2 × D.
Substitusi dan Penyelesaian:
- D = (3 × sin(30°) - cos(30°) × μk1) / μk2.
- Dengan nilai yang diketahui, D = 3,27 meter.

Jarak yang ditempuh benda pada bidang datar dari bawah bidang miring adalah D = 3,27 meter.
Penutupan: Terima kasih dan selamat belajar.