Usaha, Energi dan Daya

Jika sebuah benda menempuh jarak sejauh S akibat gaya F yang bekerja pada benda tersebut maka dikatakan gaya itu melakukan usaha, dimana arah gaya F harus sejajar dengan arah jarak tempuh S.
USAHA adalah hasil kali (dot product) antara gaya den jarak yang ditempuh.
W = F S = |F| |S| cos ɵ

ɵ= sudut antara F dan arah gerak

Satuan usaha/energi : 1 Nm = 1 Joule = 10⁷ erg

Kemampuan untuk melakukan usaha menimbulkan suatu ENERGI.

Energi dan usaha merupakan besaran skalar.

Beberapa jenis energi di antaranya adalah:


ENERGI KINETIK (Ek)

Ek translasi = ½ m v²

Ek rotasi = ½ I ω²

m = massa
v = kecepatan
I = momen inersia
w = kecepatan sudut


ENERGI POTENSIAL (Ep)

Ep = m g h
h = tinggi benda terhadap tanah


ENERGI MEKANIK (EM)

EM = Ek + Ep

Nilai EM selalu tetap/sama pada setiap titik di dalam lintasan suatu benda.

Pemecahan soal fisika, khususnya dalam mekanika, pada umumnya didasarkan pada HUKUM KEKEKALAN ENERGI, yaitu energi selalu tetap tetapi bentuknya bisa berubah; artinya jika ada bentuk energi yang hilang harus ada energi bentuk lain yang timbul, yang besarnya sama dengan energi yang hilang tersebut.

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2


ENERGI POTENSIAL PEGAS (Ep)

Ep = 1/2 k  Δx² = 1/2 Fp Δx

Δx = regangan pegas
k = konstanta pegas
Fp = gaya pegas

2 buah pegas dengan konstanta K1 dan K2 disusun secara seri dan paralel:
seri                                          paralel  
  1    =  1  +  1                          Ktot = K1 + K2
Ktot     K1    K2                  

DAYA adalah usaha atau energi yang dilakukan per satuan waktu.

P = W/t = F v (GLB)

P = Ek/t (GLBB)

Satuan daya : 1 watt = 1 Joule/det = 10⁷ erg/det

Dimensi daya : [P] = MLT²T^-3