Usaha Energi dan Energi Potensial Pegas - Definisi, Contoh Soal, Pembahasan dan Rumus

PRINSIP USAHA-ENERGI

Jika pada peninjauan suatu soal, terjadi perubahan kecepatan akibat gaya yang bekerja pada benda sepanjang jarak yang ditempuhnya, maka prinsip usaha-energi berperan penting dalam penyelesaian soal tersebut

W _tot = DEk      ®  S F.S = E_{k akhir} - E_{k awal}

W _tot = jumlah aljabar dari usaha oleh masing-masing gaya
= W₁ + W₂ + W₃ + .......

D E_k = perubahan energi kinetik = E_{k akhir} - E_{k awal}

 

ENERGI POTENSIAL PEGAS (E_p)

E_p = 1/2 k D x² = 1/2 F_p Dx
F_p = - k Dx
Dx = regangan pegas

k = konstanta pegas
F_p = gaya pegas

Tanda minus (-) menyatakan bahwa arah gaya F_p berlawanan arah dengan arah regangan x.

2 buah pegas dengan konstanta K₁ dan K₂ disusun secara seri dan paralel:

1      =   1   +   1   (seri)
K_tot       K₁       K₂

K_tot = K₁ + K_{2 (paralel)}

Note: Energi potensial tergantung tinggi benda dari permukaan bumi. Bila jarak benda jauh lebih kecil dari jari-jari bumi, maka permukaan bumi sebagai acuan pengukuran. Bila jarak benda jauh lebih besar atau sama dengan jari-jari bumi, make pusat bumi sebagai acuan.

 

Contoh:

1. Sebuah palu bermassa 2 kg berkecepatan 20 m/det. menghantam sebuah paku, sehingga paku itu masuk sedalam 5 cm ke dalam kayu. Berapa besar gaya tahanan yang disebabkan kayu ?

Jawab:

Karena paku mengalami perubahan kecepatan gerak sampai berhenti di dalam kayu, make kita gunakan prinsip Usaha-Energi:

F. S = E_{k akhir} - E_{k awal}

F . 0.05 = 0 - 1/2 . 2(20)²

F = - 400 / 0.05 = -8000 N

(Tanda (-) menyatakan bahwa arah gaya tahanan kayu melawan arah gerak paku ).

2. Benda 3 kg bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s pada sebuah bidang datar kasar. Gaya sebesar 20Ö5 N bekerja pada benda itu searah dengan geraknya dan membentuk sudut dengan bidang datar (tg a = 0.5), sehingga benda mendapat tambahan energi 150 joule selama menempuh jarak 4m.
Hitunglah koefisien gesek bidang datar tersebut ?

Jawab:

F_x = F cos a = 20Ö5 = 40 N

F_y = F sin a = 20Ö5 . 1Ö5 = 20 N

S F_y = 0 (benda tidak bergerak pada arah y)

F_y + N = w ®  N = 30 - 20 = 10 N

Gunakan prinsip Usaha-Energi

S F_x . S = E_k

(40 - f) 4 = 150 ®  f = 2.5 N

3. Sebuah pegas agar bertambah panjang sebesar 0.25 m membutuhkan gaya sebesar 18 Newton. Tentukan konstanta pegas dan energi potensial pegas !

Jawab:

Dari rumus gaya pegas kita dapat menghitung konstanta pegas:

F_p = - k Dx  ®  k = F_p /Dx = 18/0.25 = 72 N/m

Energi potensial pegas:

E_p = 1/2 k (D x)² = 1/2 . 72 (0.25)² = 2.25 Joule

Penjelasan Materi Lainnya

Video contoh soal dan pembahasan suku banyak - pembagian suku banyak

Berikut adalah video mengenai pembagian suku banyak, yaitu cara membagikan suku banyak 2 angka dibelakang koma. Pada video berikut anda akan diajarkan cara pembagian suku banyak dengan bantuan soal terkait

Cara menyimpan gambar atau foto di facebook ke komputer

Setahun terakhir facebook telah merilis tampilan baru penampil gambar gaya baru yang penampakannya kira2 terdapat sebuat foto dan disampingnya terdapat kolom komentar. Sebagian orang ingin menyimpan foto tersebut namun ketika kita melakukan klik kana...

Cara mendiamkan orang yang ribut di kelas

Ini adalah fenomena wajib yang terjadi di setiap tempat belajar. Ketika kita sedang konsen tiba2 ada orang yang membuat lawakan garing yang menyebabkan orang sekelilingnya terpaksa tertawa, berikut adalah cara mendiamkannya:1. Pakai cara klasik, sebu...

Menghilangkan rasa mengantuk pada saat belajar

Pada saat mengikuti perkuliahan atau belajar, sering kita mendapatkan orang yang mengantuk bahkan saya YAKIN orang yang sedang membaca postingan ini sering mengalaminya. Solusinya adalah :1. minta izin sama dosen/guru buat cuci muka2. Mandi sebelum p...

Mengatasi masalah Bau kaki

Berikut adalah teknik yang dapat anda lakukan  untuk menghilangkan bau kaki yang menyengat bak baru dikeluarkan dari kontainer sampah:1. masukkan serbuk ke dalam sepatu2. Masukkan kaki kedalam air hangat (klo bisa campur sedikit teh, jangan diminum :...

Blogger Widget

---

---