Usaha dan Energi Kinetik

Energi Kinetik

• Energi kinetik disimbolkan dengan K atau EK.

• Berkaitan dengan kondisi gerak suatu objek.

• Rumus energi kinetik:

  [ EK = \frac{1}{2} mv^2 ]

  • M = massa (kg)
  • V = kelajuan (m/s)

• Satuan energi kinetik dalam SI adalah Joule (J).

  • 1 Joule = 1 kg m/s².

Usaha (Kerja)

• Kerja (usaha) dilakukan oleh gaya F pada sebuah objek.
• Contoh: Balok di lantai yang kasar yang didorong dengan gaya F.
• Ketika balok didorong:
  • Kelajuan meningkat, energi kinetik meningkat.
  • Perubahan energi kinetik positif.
• Ketika balok berhenti:
  • Kelajuan menurun, energi kinetik menurun.
  • Perubahan energi kinetik negatif.

Definisi Kerja

• Kerja (W) didefinisikan sebagai energi yang ditransfer ke atau dari objek lewat gaya yang dikenakan pada objek tersebut.
  • Satuan kerja adalah Joule (J).
  • Kerja bisa bernilai positif atau negatif:
    • Positif: Energi ditransfer ke objek.
    • Negatif: Energi ditransfer dari objek.

Hubungan Dinamika dan Kinematika

1. Hukum Newton:
   • [ F = ma ]
   • Arah gaya dan perpindahan menjadi penting dalam analisis kerja.
2. Persamaan kinematika:
   • [ v^2 = v_1^2 + 2ad ]
   • Menggabungkan hukum Newton dan kinematika untuk menghitung kerja.

Teorema Usaha-Energi Kinetik

• Kerja total pada suatu objek sama dengan perubahan energi kinetiknya:

  [ W_{total} = \Delta KE ]

  • [ W_{total} = \frac{1}{2} m (v_2^2 - v_1^2) ]

Kerja oleh Gaya Konstan dan Tidak Konstan

• Untuk gaya konstan:

  • [ W = F \cdot D ]
  • [ W = F \cos(v) imes D ]

• Untuk gaya tidak konstan:

  • Hitung dengan integral:

  [ W = \int_{x_1}^{x_2} F(x) , dx ]

  • Grafik gaya terhadap perpindahan memberikan luas area sebagai kerja.

Kerja oleh Gaya Pegas

• Gaya pegas diukur dengan hukum Hooke:

  [ F_x = -kx ]

  • Gaya pegas tidak konstan.

• Kerja oleh gaya pegas:

  [ W = -\frac{1}{2} k x^2 ]

Daya (Power)

• Daya adalah kerja per satuan waktu:

  [ P = \frac{W}{t} ]

  • Daya saat (instan):

  [ P = \frac{dW}{dt} ]

  • Satuan daya adalah Watt (W), di mana 1 Watt = 1 Joule/second.

---

Kesimpulan

• Konsep dasar usaha dan energi sangat penting dalam fisika dasar.
• Pemahaman tentang perubahan energi kinetik dan kerja mempengaruhi banyak aspek dalam fisika.