Catatan Kuliah: Usaha dan Energi

Pendahuluan

• Selamat datang di Gia Akademi Youtube Channel.
• Pembahasan kali ini mengenai usaha dan energi.
• Pertanyaan awal: Mengapa saat mendorong mobil yang mogok tidak dianggap melakukan usaha?

Usaha

Definisi Usaha

• Usaha dalam fisika adalah gaya yang menyebabkan perpindahan pada suatu benda.
• Usaha dianggap nol jika tidak ada perpindahan meskipun gaya diberikan.

Rumus Usaha

1. Usaha saat gaya searah dengan perpindahan:

   • Rumus: ( W = F \times S )
   • Di mana:
     • ( W ) = usaha (Joule)
     • ( F ) = gaya (Newton)
     • ( S ) = perpindahan (meter)

2. Usaha saat gaya membentuk sudut dengan arah perpindahan:

   • Contoh: Menarik bak mobil-mobilan.
   • Rumus: ( W = F \cos \alpha \times S )
   • ( \alpha ) = sudut antara gaya dan perpindahan.

3. Gaya tegak lurus dengan perpindahan:

   • Contoh: Mengangkat barang secara horizontal.
   • Usaha akan sama dengan 0 karena ( \cos 90° = 0 ).

4. Gaya berlawanan arah dengan perpindahan:

   • Contoh: Menggunakan treadmill.
   • Usaha: ( W = -F \times S ).

5. Gaya tidak menyebabkan perpindahan:

   • Contoh: Mendorong tebing.
   • Usaha = 0.

6. Usaha berdasarkan grafik F vs. Delta X:

   • Menghitung luas di bawah grafik.

Energi

Definisi Energi

• Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.
• Usaha dan energi saling berhubungan.

Bentuk Energi

1. Energi Potensial:

   • Energi karena posisi benda.
   • Energi Potensial Gravitasi:
     • Rumus: ( EP = M \times G \times H )
     • ( G ) = percepatan gravitasi.
   • Energi Potensial Pegas:
     • Rumus: ( EP = \frac{1}{2} k \Delta x^2 )

2. Energi Kinetik:

   • Energi karena gerakan.
   • Rumus: ( EK = \frac{1}{2} mv^2 )

3. Energi Mekanik:

   • Energi total suatu benda: ( EM = EK + EP ).

Hubungan Usaha dan Energi

1. Usaha dan Energi Kinetik:

   • ( W = \Delta EK = EK2 - EK1 )

2. Usaha dan Energi Potensial:

   • ( W_{AB} = \Delta EP = EP_A - EP_B )

3. Hukum Kekekalan Energi Mekanik:

   • Energi total dalam sistem konstan jika tidak ada gaya luar yang bekerja:
   • ( EM1 = EM2 )
   • ( EM1 = EK1 + EP1 ) ( EM2 = EK2 + EP2 )_

Contoh Soal

1. Soal 1: Usaha saat tidak berpindah = 0.
2. Soal 2: Gaya 25 N, sudut 37°, perpindahan 2 m.
   • Usaha: 40 J.
3. Soal 3: Grafik gaya vs. perpindahan, luas trapezium = 110 J.
4. Soal 4: Energi kinetik saat mencapai ketinggian 20 m = 600 J.
5. Soal 5: Pernyataan energi pada berbagai ketinggian.
   • Jawaban benar hanya pada pernyataan keempat.

Kesimpulan

• Usaha adalah hasil kali gaya dengan perpindahan.
• Energi kinetik dan potensial berhubungan dengan usaha.
• Hukum kekekalan energi penting dalam memahami perubahan energi.