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

Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan - Contoh, Definisi, Pengertian

Organisai kehidupan pada tingkatan jaringan. Jaringan ditemukan pada organisme multiseluler (bersel banyak). Jaringan adalah kumpulan sel yang memiliki bentuk serta fungsi yang sama. Kelompok sel ini memiliki fungsi yang spesifik. Berikut ini contoh-...

Organisasi Kehidupan Tingkat Sel - Pengertian, Definisi dan Contoh

Berbagai jenis molekul saling berikatan dan membentuk organel. Organel adalah subunit sel dengan fungsi spesifik, contohnya ribosom sebagai tempat sintesis protein. Sintesis protein merupakan proses penyusunan protein. Berbagai senyawa serta organel ...

Organisasi Fungsional Tingkat Molekul - Definisi, Contoh dan Pengertian

Organisasi Tingka Molekul. Pada pelajaran kimia, kita mempelajari bahwa tingkatan materi terendah adalah proton, neutron, dan elektron. Partikel proton, neutron, dan elektron bergabung membentuk atom (contohnya atom hidrogen, karbon, nitrogen, dan ok...

Gerak Vertikal Ke Atas - Pengertian, Rumus, Definisi, Contoh Soal dan Pembahasan

Berikut adalah penjelasan mengenai gerak vertikal yang megarah ke atas. Pada bagian ini akan diterangkan beberapa hal seperti pengertian gerak vertikal ke atas, rumus-nya, definisi, contoh soal disertai dengan jawaban penyelesaiannya.materi referensi...

Gerak Vertikal Ke Bawah - Pengertian, Definisi, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan

Berikut adalah penjelasan mengenai gerak vertikal ke bawah (GLBB). Pada bagian ini akan diterangkan definisi dari gerak vertikal ke bawah, pengertiannya, Rumus gerak vertikal ke bawah, juga contoh soal dan penyelesaiannya dari pembahasan terkait.mate...

Blogger Widget

---

---