General
Dosen Pengampu
Dr. Sarwanto dan Dr. Peduk R
Topic outline
Energi Mekanik
Pendahuluan
Mempelajari energi mekanik tidak dapat dilepaskan dari mempelajari usaha. Usaha memiliki pengertian khusus untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan oleh gaya ketika bekerja pada benda sehingga benda bergerak pada jarak tertentu. Usaha yang dilakukan oleh gaya didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya yang segaris dengan perpindahan dengan besarnya perpindahan. Suatu gaya F yang bekerja pada benda yang terletak pada bidang horizontal sehingga benda berpindah sejauh s, akan menghasilkan usaha sebesar
W = F.s (joule)
Persamaan tersebut menunjukkan perkalian antara vektor F dan s adalah perkalian titik (dot) sehingga usaha adalah besaran skalar, maka usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya bertitik tangkap sama merupakan jumlah aljabar dari usaha yang dilakukan masing-masing gaya.
W total = W1 + W2 + W3 + ..... + Wn
Jika gaya tidak konstan, tetapi sebagai fungsi dari posisi F(x), maka usaha merupakan jumlahan kontinyu atau integral dari F(x).dx
Benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v yang dikenai gaya F menyebabkan benda berpindah sejauh s. Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan adalah:
W = F. s
Berdasarkan Hukum II Newton, F = m.a dan pada gerak lurus berubah beraturan untuk kecepatan awal sama dengan v0, maka vt2 - vo2 = 2a.s, sehingga besarnya usaha:
W = (ma).s = m (a.s) = 1/2 m (vt2 - vo2 )
W = 1/2 m vt2 - 1/2 m vo2
W adalah usaha yang diperlukan oleh gaya F untuk mengubah kecepatan benda. Besarnya usaha ini sama dengan perubahan energi kinetik yang dimiliki benda pada saat kecepatannya v. Dengan demikian, energi kinetik dapat dinyatakan:
Ek = 1/2 mv2
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya
Sedangkan untuk mengangkat benda dari ketinggiah h1 ke ketinggian h2 diperlukan gaya F atau sebesar berat bendanya w. Maka gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda adalah F = W = mg. Jadi, usaha yang diperlukan untuk mengangkat benda setinggi h adalah:
W = F.(h2-h1)
W = mg.h2 - mg.h1
mgh adalah besaran yang dinamakan energi potensial gravitasi. Dengan demikian, benda yang berada pada ketinggian h mempunyai potensi untuk melakukan usaha sebesar W = m.g.h. Dikatakan benda tersebut mempunyai energi potensial gravitasi, yang besarnya:
Ep = mgh
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukan atau ketinggiannya. Energi potensial merupakan energi yang masih tersimpan atau tersembunyi pada benda, sehingga mempunyai potensi untuk melakukan usaha.
Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang dihasilkan oleh benda karena sifat geraknya. Energi mekanik merupakan jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda. Secara matematis dituliskan:
Em = Ep + Ek
Apabila usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya ketika benda mulai bergerak dari posisi awal hingga benda kembali lagi ke posisi awal sama dengan nol maka gaya tersebut disebut sebagai gaya konservatif.
Contoh gaya konservatif: gaya gravitasi dan gaya pegas
Contoh gaya tak konservatif (non konservatif) adalah gaya gesek, gaya otot dll.
Untuk sistem gaya konservatif, maka berlaku hukum kekekalan energi mekanik, misalnya pada benda yang jatuh. Pada saat benda bergerak jatuh, tingginya berkurang dan kecepatannya bertambah. Dengan demikian, energi potensialnya berkurang, tetapi energi kinetiknya bertambah.
Hukum kekekalan energi mekanik berlaku jika benda dalam medan gaya gravitasi dan tidak ada gaya lain yang bekerja. Misalnya, pegas yang mengalami getaran harmonis dalam ruang hampa (tidak ada gesekan dengan udara) akan terus bergetar tanpa henti karena energi mekaniknya tidak hilang.
Silahkan kerjakan latihan di bawah ini!
Diskusi Kelas
Silahkan ikuti diskusi kelas di Google Classroom (kode dtqh33c)
Kalor
Perbedaan Suhu dan Kalor
Kalor merupakan bentuk energi yang dipindahkan antara dua atau lebih sistem atau sistem dengan lingkungannya berdasarkan perbedaan suhu di antara keduanya
Suhu adalah energi kinetik rata-rata setiap partikel penyusun zat tsb.
Untuk belajar lebih lanjut mari kita diskusi di google classroom.
Energi Angin (kuliah 20 Mei)
Buatlah artikel untuk menjawab pertanyaan berikut.
Ada beberapa penerapan angin sebagai sumber energi listrik di Indonesia yang dikenal Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Bagaimana implementasi pemanfaatan sumber energi angin di Indonesia? Jelaskan dan deskripsikan salah satu PLTB di Indoensia. Jelaskan dari sisi lokasi geografis, jenis angin yang dimanfaatkan, sistem kerja, besar energi yang dihasilkan, serta dampaknya keberadaan PLTB tersebut terhadap kehidupan terkait ketersediaan energi liatrik di kawasan tersebut.