USAHA DAN ENERGI

Pada pelajaran yang lalu, kamu telah mengetahui bahwa benda dapat bergerak karena adanya gaya. Satuan gaya yang dilakukan pada sebuah benda dan menyebabkan benda itu bergerak disebut usaha. Bahasan tentang usaha inilah yang akan kamu pelajari sekarang.

Dalam fisika, usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan benda. Satuan usaha dalam SI adalah Joule (J). Secara matematis,

            dengan:            W         = usaha (Joule, J)

                                    F          = gaya (N)

                                    S          = perpindahan (m)

Usaha sebesar 1 Joule dilakukan apabila gaya sebesar 1 Newton memindahkan benda sejauh 1 meter.

Energi (E) adalah suatu kemampuan dalam melakukan suatu usaha (W). Saat kita melakukan usaha maka Energi yang kita keluarkan akan berubah menjadi bentuk Energi yang lain, dan dalam perubahan Energi tersebut kita telah melakukan suatu Usaha. Ini berarti Usaha adalah sama besar dengan Energi yang digunakan. 

Contoh: 

Untuk mengangkat batu dari permukaan tanah dengan m = 1 kg, setinggi 5 meter (anggap g = 10 m/s2) maka: 
Energi yang kita keluarkan = m . g . h = 10 . 10 . 1 = 50 Joule 

Batu mengalami gaya = F = m . g = 1 .10 = 10 Newton 
maka Usaha kita = W = F . h = 10 . 5 = 50 Joule 

Batu mengalami kecepatan akhir = 
v = \/`(2 . g . s) = \/`(2. 10. 5) = \/`(100) = 10 m/s 
sehingga Energi kinetik batu adalah: 
Ek = 1/2 . m . v^2 = 1/2 . 1 . (10)^2 = 1/2 . 100 = 50 Joule 

Maka dengan mengeluarkan Energi 50 Joule kita telah melakukan Usaha terhadap batu sebesar 50 Joule sehingga batu mengalami Energi kinetik sebesar 50 Joule. (Hukum kekekalan Energi).

Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya. Jenis-jenis pesawat sederhana :

·         Tuas           : Terdapat tiga titik yang menggunakan gaya ketika kita mengungkit suatu benda, yaitu beban (B), titik tumpu (TT), dan kuasa (K). Beban merupakan berat benda, sedangkan titik tumpu merupakan tempat bertumpunya suatu gaya. Gaya yang bekerja pada tuas disebut kuasa.Tuas/linggis dapat digambarkan secara sederhana.

·         Bidang Miring          : Bidang miring merupakan sebuah pesawat sederhan berupa suatu permukaan datar yang dimirngkan.

·         Katrol                  : Roda yang berputar pada porosnya.  

·         Roda Berporos : Roda berporos merupakan roda yang dihubungkan dengan sebuah poros yang dapat berputar bersama-sama.

Daya didefinisikan sebagai kecepatan melakukan usaha atau kemampuan untuk melakukan usaha tiap satuan waktu. Secara matematis dituliskan:

dengan:

P = daya ( J/s)

W = usaha ( J)

t = waktu (s)

Berdasarkan persamaan ini, dapat disimpulkan bahwa semakin besar laju usaha, semakin besar Daya. Sebaliknya, semakin kecil laju Usaha maka semakin kecil laju Daya. Yang dimaksudkan dengan laju usaha adalah seberapa cepat sebuah usaha dilakukan.

Karena W = F . s , maka persamaan di atas dapat menjadi

dengan:

P = daya ( J/s)

F = gaya (N)

v = kecepatan (m/s)

Daya merupakan besaran skalar, besaran yang hanya mempunyai nilai alias besar, tidak mempunyai arah. Dalam SI, satuan daya adalah joule/sekon atau watt dimana 1 watt = 1 J/s. Untuk keperluan praktis, terutama dalam bidang teknik, satuan daya yang digunakan adalah daya kuda atau horse power (hp) atau paarde kracht (pk) dimana: 1 hp = 746 watt.

Kalau kita perhatikan lampu pijar, maka energi listrik yang diberikan kepada lampu lebih besar dari energi cahaya yang dihasilkan lampu. Perbandingan antara daya keluaran (output) dengan daya masukan (input) dikali 100%, disebut efisiensi

Efisiensi tidak mempunyai satuan maupun dimensi