Fisika Brain - Kumpulan Rumus Fisika tentang usaha, energi, dan daya. Rumus usaha, energi, dan daya menunjukkan hubungan antara besaran-besaran yang digunakan dalam topik usaha dan energi. Besaran-besaran tersebut antaralain usaha, energi, daya, gaya, perpindahan, waktu, massa, kecepatan, percepatan gravitasi, ketinggian benda, energi kientik, energi potensial, energi mekanik, gaya berat, dan sebagainya.
Dari rumus-rumus yang akan kita bahas, kita dapat melihat hubungan antara beberapa besaran sebagai berikut:
1. Hubungan antara usaha, gaya, dan perpindahan
2. Hubungan antara usaha, berat benda, dan perpindahan
3. Hubungan antara usaha, daya, dan waktu
4. Hubungan antara usaha dan energi potensial
5. Hubungan antara usaha dan energi kinetik
6. Hubungan antara daya, gaya, dan kecepatan.
Jika sebuah gaya F bekerja pada sebuah benda dan menyebabkan benda berpindah sejauh s, maka besar usaha yang telah dilakukan oleh gaya tersebut adalah:
Dengan :
W = usaha yang dilakukan oleh gaya tertentu (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan benda (m)
θ = sudut antara gaya dan bidang datar.
Jika gaya F bekerja searah atau lurus dengan bidang perpindahan (θ = 0), maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya akan sama dengan hasil kali gaya dengan perpindahan benda. Atau secara matematis dapat ditulis:
Jika gaya yang bekerja pada benda dan menyebabkan benda berpindah lebih dari satu, maka usaha yang diberikan kepada benda akan sama dengan hasil kali resultan gaya dengan perpindahan benda. Secara matematis dapat ditulis:
Dengan :
W = usaha yang dilakukan gaya (N)
∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan benda (m).
Penentuan resultan gaya yang bekerja pada benda mengikuti aturan penjumlahan vektor, yaitu dengan memperhatikan arah gaya. Jika arah gaya yang bekerja pada benda searah, maka resultan gayanya sama dengan jumlah dari gaya-gaya tersebut. Sebaliknya, jika arah gaya yang bekerja berlawanan arah, maka resultan gayanya adalah selisih dari gaya-gaya tersebut.
Contoh :
Tiga buah gaya bekerja pada sebuah benda bermassa 40 kg yang berada pada bidang datar. Gaya pertama bekerja ke arah kanan sebesar 40 N, gaya kedua bekerja ke arah kiri sebesar 20 N, dan gaya ketiga sebesar 10 N bekerja ke arah kiri dengan kemiringan 37o terhadap bidang datar. Jika benda berpindah sejauh 1 meter, maka tentukanlah usaha yang dilakukan oleh ketiga gaya tersebut.
Lihat jawaban >>
#2 Usaha, Berat benda, dan Perpindahan
Ketika sebuah benda seberat w meluncur dari atas bidang miring licin dengan kemiringan θ, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya berat jika benda berpindah sejauh s adalah:
Dengan :
W = usaha yang dilakukan oleh gaya tertentu (J)
w = berat benda (N) = m.g
s = perpindahan benda (m)
θ = sudut kemiringan bidang miring.
Jika benda tersebut meluncur pada bidang miring yang kasar, maka akan ada gaya gesekan sehingga gaya yang bekerja pada benda ada dua, yaitu gaya berat dan gaya gesekan. Untuk bidang miring yang kasar, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya berat benda dapat dihitung dengan :
Dengan :
W = usaha yang dilakukan oleh gaya (J)
w = berat benda (N)
μ = koefisien gesekan antara benda dan bidang miring
θ = sudut kemiringan bidang miring
s = perpindahan benda (m).
Contoh :
Sebuah benda bermassa 40 kg diletakkan di bagian atas bidang miring kasar yang kemiringannya 53o. Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang miring adalah 0,3 dan benda tersebut meluncur sejauh 0,5 meter, maka tentukanlah besar usaha yang dalam kondisi tersebut.
Lihat jawaban >>
#3 Usaha, Daya, dan Waktu
Jika laju energi yang menyebabkan benda berpindah sejauh s bekerja dalam selang waktu t, maka besar usaha yang dilakukan pada benda tersebut adalah:
Dengan :
W = usaha yang dilakukan (J)
P = laju energi atau daya (Watt)
t = waktu (s).
Jika dihubungkan dengan kecepatan dan gaya, maka besar usaha yang menyebabkan benda berpindah dapat dihitung dengan rumus berikut:
Dengan :
W = usaha (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (S).
#4 Usaha dan Energi Potensial
Jika usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya terhadap benda menyebabkan energi potensial benda berubah (ditandai dengan perubahan ketinggian), maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut sama dengan perubahan energi potensial benda.
Dengan :
W = usaha (J)
ΔEp = perubahan energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Δh = perubahan ketinggian benda (m).
#5 Usaha dan Energi Kinetik
Jika usaha yang dilakukan oleh gaya menyebabkan energi kinetik benda berubah (ditandai dengan perubahan kecepatan), maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut sama dengan perubahan energi kinetik benda.
Dengan :
W = usaha (J)
ΔEk = perubahan energi kinetik (J)
m = massa benda (kg)
v1 = kecepatan mula-mula benda (m/s)
v2 = kecepatan akhir benda (m/s).
Contoh :
Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan besar usaha yang dilakukan pada benda setelah benda bergerak selama 1 detik.
Lihat jawaban >>
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda karena ketinggiannya. Jika sebuah benda bermassa m berada pada ketinggian h di atas permukaan tanah, maka besar energi potensial benda tersebut adalah:
Dengan :
Ep = energi potensial benda (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)
#2 Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kecepatannya. Jika sebuah benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v maka besar energi kinetik yang dimiliki benda tersebut adalah :
Dengan :
Ek = energi kinetik benda (J)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s).
#3 Energi Mekanik
Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda. Jika benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v sehinga benda juga memiliki ketinggian, maka energi mekanik benda tersebut adalah :
Dengan :
Ek = energi mekanik benda (J)
Ep = energi potensial benda (J)
Ek = energi kinetik benda (J)
#4 Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Hukum kekekalan energi mekanik menunjukkan bahwa energi mekanik suatu selalu tetap. Menurut hukum kekekalan energi mekanik, energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan melainkan hanya mengalami perubahan bentuk.
Dengan :
Em1 = energi mekanik pada kondisi awal (J)
Em2 = energi mekanik pada kondisi kedua setelah mengalami perubahan (J).
Contoh :
Sebuah benda bermassa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik, tentukanlah besar energi kinetik saat benda mencapai ketinggian 20 meter.
Lihat jawaban >>
Jika usaha W yang dilakukan oleh sebuah gaya bekerja dalam kurun waktu tertentu, maka besar laju energi atau daya pada sistem tersebut adalah :
Dengan :
P = laju energi atau daya (Watt)
W = usaha (J)
t = waktu (s).
#2 Daya, Gaya, dan Perpindahan
Jika sebuah gaya yang bekerja pada sebuah benda menyebabkan benda berpindah sejauh s dalam kurun waktu tertentu, maka besar laju energi atau dayanya adalah :
Dengan :
P = laju energi atau daya (Watt)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu (s).
#3 Daya, Gaya, dan Kecepatan
Jika gaya yang bekerja pada sebuah benda menyebabkan benda bergerak dan berpindah dengan kecepatan tertentu, maka besar laju energi atau dayanya dapat dihitung dengan rumus berikut:
Dengan :
P = laju energi atau daya (Watt)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
v = kecepatan (m/s)
Contoh :
Sebuah benda dikenai gaya sehingga bergerak dengan kecepatan 10 m/s selama 2 detik. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah 800 Joule, maka tentukanlah besar gaya tersebut.
Lihat jawaban >>
Dari rumus-rumus yang akan kita bahas, kita dapat melihat hubungan antara beberapa besaran sebagai berikut:
1. Hubungan antara usaha, gaya, dan perpindahan
2. Hubungan antara usaha, berat benda, dan perpindahan
3. Hubungan antara usaha, daya, dan waktu
4. Hubungan antara usaha dan energi potensial
5. Hubungan antara usaha dan energi kinetik
6. Hubungan antara daya, gaya, dan kecepatan.
A. Kumpulan Rumus Usaha
#1 Usaha, Gaya, dan PerpindahanJika sebuah gaya F bekerja pada sebuah benda dan menyebabkan benda berpindah sejauh s, maka besar usaha yang telah dilakukan oleh gaya tersebut adalah:
| W = F cos θ . s |
Dengan :
W = usaha yang dilakukan oleh gaya tertentu (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan benda (m)
θ = sudut antara gaya dan bidang datar.
Jika gaya F bekerja searah atau lurus dengan bidang perpindahan (θ = 0), maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya akan sama dengan hasil kali gaya dengan perpindahan benda. Atau secara matematis dapat ditulis:
| W = F cos θ . s |
Jika gaya yang bekerja pada benda dan menyebabkan benda berpindah lebih dari satu, maka usaha yang diberikan kepada benda akan sama dengan hasil kali resultan gaya dengan perpindahan benda. Secara matematis dapat ditulis:
| W = ∑F . s |
Dengan :
W = usaha yang dilakukan gaya (N)
∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan benda (m).
Penentuan resultan gaya yang bekerja pada benda mengikuti aturan penjumlahan vektor, yaitu dengan memperhatikan arah gaya. Jika arah gaya yang bekerja pada benda searah, maka resultan gayanya sama dengan jumlah dari gaya-gaya tersebut. Sebaliknya, jika arah gaya yang bekerja berlawanan arah, maka resultan gayanya adalah selisih dari gaya-gaya tersebut.
Contoh :
Tiga buah gaya bekerja pada sebuah benda bermassa 40 kg yang berada pada bidang datar. Gaya pertama bekerja ke arah kanan sebesar 40 N, gaya kedua bekerja ke arah kiri sebesar 20 N, dan gaya ketiga sebesar 10 N bekerja ke arah kiri dengan kemiringan 37o terhadap bidang datar. Jika benda berpindah sejauh 1 meter, maka tentukanlah usaha yang dilakukan oleh ketiga gaya tersebut.
Lihat jawaban >>
#2 Usaha, Berat benda, dan Perpindahan
Ketika sebuah benda seberat w meluncur dari atas bidang miring licin dengan kemiringan θ, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya berat jika benda berpindah sejauh s adalah:
| W = w sin θ . s |
Dengan :
W = usaha yang dilakukan oleh gaya tertentu (J)
w = berat benda (N) = m.g
s = perpindahan benda (m)
θ = sudut kemiringan bidang miring.
Jika benda tersebut meluncur pada bidang miring yang kasar, maka akan ada gaya gesekan sehingga gaya yang bekerja pada benda ada dua, yaitu gaya berat dan gaya gesekan. Untuk bidang miring yang kasar, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya berat benda dapat dihitung dengan :
| W = (w sin θ − μ.w cos θ) . s |
Dengan :
W = usaha yang dilakukan oleh gaya (J)
w = berat benda (N)
μ = koefisien gesekan antara benda dan bidang miring
θ = sudut kemiringan bidang miring
s = perpindahan benda (m).
Contoh :
Sebuah benda bermassa 40 kg diletakkan di bagian atas bidang miring kasar yang kemiringannya 53o. Jika koefisien gesekan antara benda dan bidang miring adalah 0,3 dan benda tersebut meluncur sejauh 0,5 meter, maka tentukanlah besar usaha yang dalam kondisi tersebut.
Lihat jawaban >>
#3 Usaha, Daya, dan Waktu
Jika laju energi yang menyebabkan benda berpindah sejauh s bekerja dalam selang waktu t, maka besar usaha yang dilakukan pada benda tersebut adalah:
| W = P . t |
Dengan :
W = usaha yang dilakukan (J)
P = laju energi atau daya (Watt)
t = waktu (s).
Jika dihubungkan dengan kecepatan dan gaya, maka besar usaha yang menyebabkan benda berpindah dapat dihitung dengan rumus berikut:
| W = (F.v) . t |
Dengan :
W = usaha (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (S).
#4 Usaha dan Energi Potensial
Jika usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya terhadap benda menyebabkan energi potensial benda berubah (ditandai dengan perubahan ketinggian), maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut sama dengan perubahan energi potensial benda.
| W = ΔEp = m.g.Δh |
Dengan :
W = usaha (J)
ΔEp = perubahan energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Δh = perubahan ketinggian benda (m).
#5 Usaha dan Energi Kinetik
Jika usaha yang dilakukan oleh gaya menyebabkan energi kinetik benda berubah (ditandai dengan perubahan kecepatan), maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut sama dengan perubahan energi kinetik benda.
| W = ΔEk = ½ m (v22 - v12) |
Dengan :
W = usaha (J)
ΔEk = perubahan energi kinetik (J)
m = massa benda (kg)
v1 = kecepatan mula-mula benda (m/s)
v2 = kecepatan akhir benda (m/s).
Contoh :
Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan besar usaha yang dilakukan pada benda setelah benda bergerak selama 1 detik.
Lihat jawaban >>
B. Kumpulan Rumus Energi
#1 Eenergi PotensialEnergi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda karena ketinggiannya. Jika sebuah benda bermassa m berada pada ketinggian h di atas permukaan tanah, maka besar energi potensial benda tersebut adalah:
| Ep = m.g.h |
Dengan :
Ep = energi potensial benda (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)
#2 Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kecepatannya. Jika sebuah benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v maka besar energi kinetik yang dimiliki benda tersebut adalah :
| Ek = ½ m.v2 |
Dengan :
Ek = energi kinetik benda (J)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s).
#3 Energi Mekanik
Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda. Jika benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v sehinga benda juga memiliki ketinggian, maka energi mekanik benda tersebut adalah :
| Em = Ep + Ek = m.g.h + ½ m.v2 |
Dengan :
Ek = energi mekanik benda (J)
Ep = energi potensial benda (J)
Ek = energi kinetik benda (J)
#4 Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Hukum kekekalan energi mekanik menunjukkan bahwa energi mekanik suatu selalu tetap. Menurut hukum kekekalan energi mekanik, energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan melainkan hanya mengalami perubahan bentuk.
| Em1 = Em2 |
| Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 |
| m.g.h1 + ½ m.v12 = m.g.h2 + ½ m.v22 |
Dengan :
Em1 = energi mekanik pada kondisi awal (J)
Em2 = energi mekanik pada kondisi kedua setelah mengalami perubahan (J).
Contoh :
Sebuah benda bermassa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik, tentukanlah besar energi kinetik saat benda mencapai ketinggian 20 meter.
Lihat jawaban >>
C. Kumpulan Rumus Daya atau Laju Energi
#1 Daya, Usaha, dan WaktuJika usaha W yang dilakukan oleh sebuah gaya bekerja dalam kurun waktu tertentu, maka besar laju energi atau daya pada sistem tersebut adalah :
| P = W/t |
Dengan :
P = laju energi atau daya (Watt)
W = usaha (J)
t = waktu (s).
#2 Daya, Gaya, dan Perpindahan
Jika sebuah gaya yang bekerja pada sebuah benda menyebabkan benda berpindah sejauh s dalam kurun waktu tertentu, maka besar laju energi atau dayanya adalah :
| P = (F.s)/t |
Dengan :
P = laju energi atau daya (Watt)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu (s).
#3 Daya, Gaya, dan Kecepatan
Jika gaya yang bekerja pada sebuah benda menyebabkan benda bergerak dan berpindah dengan kecepatan tertentu, maka besar laju energi atau dayanya dapat dihitung dengan rumus berikut:
| P = F.v |
Dengan :
P = laju energi atau daya (Watt)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
v = kecepatan (m/s)
Contoh :
Sebuah benda dikenai gaya sehingga bergerak dengan kecepatan 10 m/s selama 2 detik. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah 800 Joule, maka tentukanlah besar gaya tersebut.
Lihat jawaban >>
0 comments :
Post a Comment