Upload
john-paul
View
286
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
materi fisika uas
Citation preview
Materi UAS
1. Sistem satuan dan konversi satuan
2. Seluruh materi dalam slide ini (Usaha, Daya dan HukumKekekalan Energi)
Mohon bisa dipelajari dengan sebaik-baiknya, terutamacontoh-contoh soalnya.
USAHA OLEH GAYA KONSTAN
F F
F cos qq
sUsaha yang dilakukan oleh sebuah gayadidefinisikan sebagai hasil kali komponengaya pada arah pergeseran denganpanjang pergeseran benda
Besarnya usaha:W = (F cos q) . s
Keterangan :F = gaya (N)s = perpindahan yang dilakukan (m)
q = sudut yang dibentuk oleh gaya danperpindahan (0)Satuan SI dari usaha: Newton.meter = Joule (J)
Diketahui: F = 22 N
θ = 60o
s = 3 m
Ditanya: W = …?
W =
Jawab: W = F cos θ. s
= 22 N x cos 60o x 3m
= 66 x 0.5 N.m
33 N.m = 33 joule
fsW f 1)180cos( 0
Usaha oleh gaya F : sFW .cosq
Usaha oleh gaya gesek f :
Usaha oleh gaya normal N : 0NW
Usaha oleh gaya berat mg : 0mgWMengapa ?
Usaha total : fssFW .cosq
Gaya Normal (N):N + F sinq – W = 0
N = W - F sinqN = mg - F sinq
Ingat !!!, jika q=0 maka:
N = W = mg
Gaya gesek (f):f=mk. N
Usaha oleh Gaya pada Bidang Datar
W =mg
F
q
N
f F cos q
F sin q
s
Soal 1:
Sebuah balok bermassa 10 kg berada di atas bidang datar dengankoefisien gesek kinetik 0,2. Benda tersebut ditarik dengan gaya 60N yang membentuk sudut 60° terhadap arah horizontal. Jikabenda berpindah sejauh 20 m dalam arah horizontal hitunga)usaha yang dilakukan gaya tersebut, b) usaha yang dilakukangaya gesekan, c) usaha total.
Gunakan g=9.8 m/s2
Jawaban:
Usaha oleh gaya F (WF)=600 J
Usaha oleh gaya gesekan (Wf)=-184.2 J
Usaha total (W)=415.8 J
F
q
N
f F cos q
F sin q
s
Gaya Normal (N):N + F sinq – W = 0
N = W - F sinq
N = mg - F sinq
Gaya gesek (f):f=mk. N
Gaya berat (W):
W = mg
Gaya normal (N):
N = mgcosq
Gaya gesek (f):
f = mk. N
f = mk. mgcosq
Resultan gaya (S F):
SF = mgsinq - f
SF = mgsinq -mk. mgcosq
Perpindahan (s):
sinq = h/s s = h/sinq
Usaha (W):
W=S F. s
W = (mgsinq - mk. mgcosq ) . s
Usaha oleh Gaya Gravitasi padaBidang Miring
q
W=mg
qmg sin q
mg cos q
h
Soal 2:
Sebuah benda meluncur pada bidang miring yang memilikikemiringan 30°. Ketinggian salah satu ujung bidang miringterhadap ujung yang lain adalah 2 m. Massa benda adalah2,5 kg dan koefisien gesek kinetik antara benda dan bidangadalah 0,25. Berapa usaha yang dilakukan oleh gayagravitasi ketika benda bergerak dari ujung atas ke ujungbawah bidang miring? Gunakan g=9.8 m/s2
Jawaban:
Usaha oleh gaya gravitasi (Wg)= 27.8 J
q
W=mg
qmg sin q
mg cos q
h
Gaya berat (W):
W = mg
Gaya normal (N):
N = mgcosq
Gaya gesek (f):
f = mk. N
f = mk. mgcosq
Resultan gaya (S F):
SF = mgsinq - f
SF = mgsinq -mk. mgcosq
Perpindahan (s):
sinq = h/s s = h/sinq
Gaya berat (W):
W = mg
Gaya normal (N):
N = mgcosq
Gaya gesek (f):
f = mk. N
f = mk. mgcosq
Resultan gaya (S F):
SF = F – f – mgsinq
SF = F - mk. mgcosq
mgsinq
Perpindahan (s):
sinq = h/s s = h/sinq
qW=mg
qmg sin q
mg cos q
h
Usaha (W):
W=S F. s
W = (F - mk. mgcosq mgsinq) . s
Usaha oleh Gaya Konstan padaBidang Miring
• Energi Kinetik
Sebuah benda bermasa m yang bergerak dengan kecepatan v
memiliki energi kinetik
Ek = ½ m v2
v0=0
F=tetapvt
W = mg
s
N
Jadi usaha oleh gaya F = wF= Ekt – Ek0 = Ek
2
0212
21
2
0
2
0
)2
(
)..(..0cos.
mvmvvv
m
samsFsFW
tt
F
Penurunan Untuk Percepatan Konstan
2
0
2
2
0
2
2
0
2
2
1
2
1
.cos2
1
2
1
cos2
cos
.cos.
o
tt
t
t
mvEk
mvEk
sFmvmv
sm
Fvv
m
Fa
sFW
q
q
q
q
Ekt – Ek0 = WEkt : energi kinetik akhir
Eko: energi kinetik awal
Soal 3:
Sebuah benda yang memiliki massa 8 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 12 m/s di atasbidang datar. Antara benda dan bidang terdapatkoefisien gesekan kinetik 0,3.
Dengan menggunakan prinsip usaha dan energi,tentukan jarak yang ditempuh benda hinggaberhenti. Gunakan, g=9.8 m/s2.
Jawaban: s=24.5 m
W =mg
N
f
Perubahan energi kinetik (Ek):
Ek = Ekt – Ek0
Ek = (½)mVt2 - (½)mV0
2
Ek = 0 – (½) x 8 x 122 = -576 J
Usaha oleh perlambatan karena gesekan, Wf:
Wf = - f.s
Wf = - mk.N.s = - mk.mg.s
Wf = -0.3 x 8 x 9.8 s = -23.52 s
Perubahan energi kinetik = Usaha oleh perlambatan:
-576 = -23.52 s
s = 24.5 m
V0 = 12 m/s
Gaya gesek (f):f=mk. N
Untuk kasus ini:
Gaya normal (N):N = W = mg
Vt = 0 (diam)
s = ?mk = 0.3
sF ddW
DAYA
Energi yang ditransfer oleh suatu sistem per satuan waktu
t
WP ratarata
dt
dW
t
WP
t
lim
0dt
d
dt
dWP
sF vF
t
sFP .
Satuan : watt (W)
1 W = 1 J/s 32 /mkg 1 s
joule6
3
10x3.6
s) 3600)(W(10 kWh 1
s : perpindahan (m)
t : waktu (s)
v : kecepatan (m/s)
Soal 4:
Sebuah gaya sebesar 45 N menarik bendahingga berpindah sejauh 35 m selama 8 s. Arahgaya sama persis dengan arah perpindahanbenda. Berapa daya yang dilakukan gayatersebut?
Ingat: P=F.v = F.(s/t)
Jawaban: P =196.9 watt
Soal 5:
Sebuah benda bermassa 12 kg yang mula-muladiam dikenai satu gaya. Setelah berlangsung10 s laju benda menjadi 5 m/s. Berapa dayayang dilakukan gaya tersebut.
Ingat: Usaha(W)=Ek = (1/2)mVt2 - (1/2)mV0
2
P = W/t
Kondisi awal diam, V0=0
Jawaban: P =15 watt
Hubungan antara Usaha dan Energi
Usaha yang dilakukan pada sebuah benda yang bergerak horisontalmenyebabkan perubahan energi kinetik. Dengan demikian, besarnya usahasama dengan perubahan energi kinetik benda. Secara matematis ditulissebagai berikut.W = Δ EkW = Ek2 – Ek1 dengan: W = usaha (J)Ek = perubahan energi kinetik (J)Ek2 = energi kinetik akhir (J)Ek1 = energi kinetik awal (J)
Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi bumi (bendayang bergerak vertikal) sama dengan perubahan energipotensial gravitasi. Secara matematis ditulis sbb :W = Δ EpW = Ep2 – Ep1W = m g (h2 – h1)dengan: W = usaha (J)ΔEp = perubahan energi potensial (J)Ep1 = energi potensial awal (J)Ep2 = energi potensial akhir (J)