Halo sobat! Selamat datang di laman RumusHitung.com dan kali ini kami akan mengajak kalian membahas materi tentang Usaha, Energi, dan Daya dalam Fisika. Nanti yang akan dipelajari adalah pengertian, rumus usaha, rumus energi, dan rumus daya. Langsung saja kita simak penjelasannya.
Usaha, energi, dan daya adalah istilah yang paling sering digunakan dalam Fisika. Mereka mungkin adalah hal pertama yang kalian pelajari di kelas fisika. Usaha dan energi dapat dianggap sebagai dua sisi mata uang yang sama. Pada artikel ini, kita akan mempelajari semua tentang konsep daya, usaha dan energi.
Kerja yang dilakukan umumnya mengacu pada gaya yang diterapkan, sementara energi digunakan mengacu pada faktor lain seperti panas. Daya didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan per satuan waktu.
Contents
Pengertian/Definisi Usaha
Apa itu usaha? Usaha dapat dikatakan dilakukan jika suatu benda atau benda bergerak dengan penerapan gaya luar. Dalam fisika, usaha adalah suatu jumlah gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda itu berpindah atau bergerak. Kita dapat mendefinisikan usaha sebagai aktivitas yang melibatkan gerakan dan gaya dalam arah gaya. Sebagai contoh, sebuah gaya sebesar 30 Newton (N) mendorong sebuah benda sejauh 3 meter dengan arah gaya yang sama akan melakukan usaha 90 joule (J).
Rumus Usaha
Ketika kita menendang bola, kita mengerahkan gaya eksternal (F) dan karena gaya ini (tendangan), bola bergerak ke jarak tertentu. Bergeraknya bola dari posisi A ke B dikenal sebagai perpindahan (s). Usaha ini dikatakan selesai dan dapat dihitung sebagai W = F × s.
Dimana,
W = Joule
F = Gaya
s = Jarak/Perpindahan
Satuan Usaha
Jika sebuah gaya 5 Newton diberikan pada sebuah benda dan benda tersebut bergerak sejauh 2 meter, usaha yang dilakukan adalah 10 Newton meter (Nm). Newton meter dalam istilahnya adalah Joule dan itu adalah satuan dari Usaha.
Contoh Soal Usaha
Sebuah benda ditarik mendatar melintasi permukaan dengan gaya 100 N yang bekerja sejajar dengan permukaan. Hitunglah besar usaha yang dilakukan oleh gaya dalam menggerakkan benda sejauh 8 meter.
Diketahui :
F = 100 N
s = 8 m
Mencari Usaha (W) :
W = F . s
W = 100(8) = 800 Joule
Jadi, Usahanya adalah 800 Joule.
Pengertian Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Itu hanya dapat diubah dari satu jenis ke jenis lainnya. Satuan Energi sama dengan satuan Usaha yaitu Joule (J). Energi ditentukan dalam banyak hal dan dengan demikian ada berbagai jenis energi.
Semua bentuk energi adalah kinetik atau potensial. Energi yang bergerak dikenal sebagai Energi Kinetik sedangkan Energi Potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda dan diukur dengan jumlah usaha yang dilakukan. Dan ada satu lagi, yaitu Energi Mekanik adalah jumlah dari energi Kinetik dan energi Potensial.
Jenis-Jenis Energi
Beberapa jenis energi lainnya diberikan di bawah ini :
- Energi mekanik
- Energi gelombang mekanik
- Energi kimia
- Energi listrik
- Energi magnetik
- Energi pancaran
- Energi nuklir
- Energi ionisasi
- Energi elastis
- Energi gravitasi
- Energi termal
- Energi panas
Rumus Energi
Secara umum, ada 3 bentuk energi yang harus kalian ketahui, antara lain Energi Potensial, Energi Kinetik, dan Energi Mekanik. Dari ketiga energi tersebut memiliki konsep dan rumus yang penting diketahui.
Energi Potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda dan diukur berdasarkan jumlah usaha yang dilakukan. Energi Potensial juga memiliki rumus sebagai berikut :
Dimana,
Ep = Energi Potensial (Joule)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian (meter)
Energi Kinetik adalah energi pada suatu benda atau partikel yang bergerak dan tidak hanya bergantung pada gerakannya tetapi juga pada massanya. Rumus Energi Kinetik bisa ditulis sebagai :
Dimana,
Ek = Energi Kinetik (Joule)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Energi Mekanik adalah jumlah dari Energi Potensial dan Energi Kinetik. Secara sistematis, Energi Mekanik dapat ditulis dengan rumus :
Dimana,
Em = Energi Mekanik
Satuan Energi
Satuan SI untuk energi adalah joule (J), sama dengan satuan usaha. Dijadikan satuan joule (J) oleh James Prescott Joule.
Contoh Soal Energi
Contoh 1 : Terdapat buah durian yang masih menggantung di pohon bermassa 3 kg. Jika pohon kelapa tersebut memiliki ketinggian 12 meter. Hitunglah energi potensial pada buah durian tersebut! (g = 10 m/s²)
Pembahasan :
Diketahui :
m = 3 kg
g = 10 m/s²
h = 12 meter
Mencari energi potensial :
Ep = mgh
Ep = (3)(10)(12)
Ep = 360 Joule
Jadi, energi potensial yang dihasilkan sebesar 360 Joule.
Contoh 2 : Sebuah benda bermassa 200 kg bergerak dengan kecepatan 30 m/s. Hitung berapa energi kinetik yang dihasilkan dari benda tersebut!
Pembahasan :
DIketahui :
m = 200 kg
v = 30 m/s
Mencari energi kinetik :
Ek = (1/2)m.v²
Ek = (1/2)(200)(30)²
Ek = (100)(900)
Ek = 90.000 Joule
Ek = 90 kJ
Jadi, energi kinetiknya adalah 90 kJ atau 90.000 Joule.
Contoh 3 : Buah jambu dengan massa 200 gram jatuh dari pohon dengan ketinggian 20 meter. Apabila besar percepatan gravitasi adalah 10 m/s², berapa energi mekaniknya!
Pembahasan :
Diketahui :
m = 200 gram (0,2 kg)
g = 10 m/s²
h = 20 meter
Mencari energi potensial :
Ep = mgh
Ep = (0,2)(10)(20)
Ep = 40 J
Untuk energi kinetik tidak diketahui kecepatannya, maka energi kinetik bernilai nol (0) Joule.
Mencari energi mekanik :
Em = Ep + Ek
Em = 40 + 0
Em = 40 Joule
Jadi, energi mekanik yang dihasilkan sebesar 40 Joule.
Baca juga : Pengertian, Jenis dan Cara Mengukur Gaya
Pengertian Daya
Daya adalah konsep fisik yang memiliki beberapa arti berbeda, tergantung pada konteks dan informasi yang tersedia. Kita dapat mendefinisikan daya adalah laju melakukan suatu usaha. Ini adalah jumlah energi yang dikonsumsi per satuan waktu.
Rumus Daya
Seperti kita dibahas, daya adalah laju melakukan suatu usaha. Oleh karena itu, dapat dihitung dengan membagi usaha yang dilakukan dengan waktu. Untuk rumus daya diberikan di bawah ini.
Dimana,
P = Daya (Watt)
W = Usaha (Joule)
t = Waktu (s)
Satuan Daya
Karena daya tidak memiliki arah, itu adalah besaran skalar. Satuan SI untuk daya adalah Joule per detik (J/s), atau biasa disebut Watt. Watt dapat didefinisikan sebagai daya yang diperlukan untuk melakukan satu joule usaha dalam satu detik. Watt dijadikan satuan oleh So James Watt, pengembang mesin uap.
Contoh Soal Daya
Seseorang bermassa 30 kg memanjat pohon jati sampai ketinggian 6 meter selama 18 detik. Daya yang dibutuhkan orang tersebut supaya dapat memanjat pohon jati adalah… (g = 10 m/s²)
Pembahasan :
Diketahui :
m = 30 kg
h = 6 meter
t = 18 sekon
g = 10 m/s²
Ingat! Kita cari terlebih dahulu Usahanya dengan menggunakan rumus energi potensial, karena perpindahannya menggunakan ketinggian (h).
Ep = W
W = mgh
W = (30)(10)(6)
W = 1.800 Joule
Mencari Daya :
P = W/t
P = 1.800/18
P = 100 Watt
Jadi, daya yang dihasilkan adalah 100 Watt.
Itulah pembahasan materi tentang rumus usaha, energi dan daya dalam fisika. Semoga bermanfaat dan sekian terima kasih.