Energy, Impulse, Momentum, And Momentum Conservation Law (Energi, Impuls, Momentum, dan Hukum Kekekalan Momentum)

PHYSICS FOR SENIOR HIGH SCHOOL
FISIKA UNTUK SMA
USAHA DAN ENERGI

1.   USAHA (KERJA)

Usaha adalah kerja yang dilakukan oleh gaya untuk memindahkan benda.

Besarnya usaha (W) dirumuskan :

W = F.cos α. s

Keterangan :

W = usaha dengan satuan Joule (J) = N.m

s   = perpindahan  dengan satuan meter (m)

F  = gaya dengan satuan Newton (N)

Usaha merupakan besaran scalar.

2.   ENERGI (TENAGA)

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, jadi energy bersifat kekal. Energi hanya dapat berubah bentuk.

Bentuk-bentuk energi antara lain:

Energi kinetik

Energi potensial

Energi panas

Energi listrik

Energi kimia

Energy Kinetik (Tenaga Gerak)

Energy kinetik (tenaga gerak) yaitu  energi  yang dimiliki oleh benda karena geraknya

Energi kinetik dirumuskan :

Ek = ½ m v²

Keterangan :

Ek = energy kinetic dengan satuan Joule (J)

m  = massa suatu benda dengan satuan kilogram (kg)

v  = kecepatan benda dengan satuan m/s

Hubungan Antara Usaha Dengan Energy Kinetik

W = F. s

    = m.a..s  [ingat as = (vt² – vo²]/2 ]

    = m. (vt² – vo²]/2

    = ½ mvt² – ½ mvo²

    = Ek_t – Ek_o

    = Ek₂ – Ek₁

    = ΔEk

Keterangan :

Ek₂ =  ½ mv_t² = energy kinetik akhir

Ek₁ =  ½ mv₀² = energy kinetik awal

Jadi, usaha merupakan selisih energy kinetik akhir dengan  energi  kinetik awal

Energi Potensial (Tenaga Tempat)

Energi Potensial (Tenaga Tempat) yaitu  energi  yang dimiliki oleh benda karena tempat (posisinya)

Energi potensial dirumuskan :

Ep = m. g. h

Keterangan :

Ep = Energi potensial dengan satuan Joule (J)

m = massa suatu benda dengan satuan kilogram (kg).

g = percepatan gravitasi  dengan satuan m/s²

h = ketinggian benda terhadap permukaan tanah dengan satuan meter (m)

Karena W = m.g , maka Ep = W.h

Jadi, besar energy potensial sama dengan usaha yang dilakukan oleh gaya berat selama jatuh.

Hubungan Usaha Dengan Energi Potensial

Bila benda yang massanya m jatuh dari ketinggian h1, maka usaha yang dilakukan sampai ketinggian h2 adalah :

W = F.s

 = m.g.(h₁ – h₂)

  = m.g.Δh

 = m.g.h1 – m.g.h₂

 = Ep₁ – Ep₂

 = ΔEp

Keterangan :

Ep₁ = Energi potensial awal = m.g.h₁

Ep₂ = Energi potensial akhir = m.g.h₂

Jadi, usaha merupakan selisih energi  potensial

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Bila tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda, maka jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah tetap.

Em = Ek + Ep

Atau

Ek₁ + Ep₁ = Ek₂ + Ep₂

Bila ada gaya luar berupa gaya gesekan maka gukum kekekalan energy mekanik tidak berlaku dan rumusnya menjadi:

W_f = Em₂ – Em₁

W_f = usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan

Em₁ = Energi mekanik awal

Em₂ = Energi mekanik akhir

DAYA (P)

Daya adalah usaha yang dilakukan gaya per satuan waktu

Atau

Daya adalah kecepatan untuk melakukan usaha

P = W/t = F.s /t = F.v

v = kecepatan rata- rata selama menempuh jarak s

Satuan daya dalam system Si = watt = Joule/s

Satuan lain dari daya = HP (Horse Power)

1 HP = 746 watt

Satuan lain dari  energi  adalah : kwh = kilo watt jam

1 kwh = 3,6 x 10⁶ joule

IMPULS DAN MOMENTUM

1.   IMPULS (I)

Impuls merupakan hasil kali gaya dengan selang waktu.

Impuls merupakan besaran vekktor.

Impuls dirumuskan :

I = F . Δt

I = impuls, dengan satuan Newton.sekon (N.s)

F = gaya impuls, dengan satuan Newton (N)

Δt = selang waktu, dengan satuan detik = sekon (s)

2.   MOMENTUM (P)

Momentum merupakan hasil kali massa benda dengan kecepatan.

Momentum juga merupakan besaran vector.

Momentum dirumuskan :

P = m.v

Keterangan :

P = momentum, dengan satuan kg.m/s = N.s

M = massa suatu benda, dengan satuan kilogram (kg)

V = kecepatan suatu benda, dengan satuan m/s

Hubungan IMPULS Dengan MOMENTUM

I = F . Δt

I = m.a. Δt

[ingatlah:vt = vo + at

               at = vt – vo

               a Δt = vt - vo

              a Δt = v₂ – v₁ ]

I = m. (v₂ – v₁)

I = mv₂ – mv₁

I = P₂ – P₁

I = ΔP

P₂ = momentum akhir

P₁ = momentum awal

ΔP = perubahan momentum

 I = impuls

Jadi, impuls = perubahan momentum

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada suatu system, maka jumlah momentum system tersebut adalah konstan (tetap)

      I = ΔP

F Δt = ΔP

[Bila F = 0, maka F Δt = 0] sehingga

0     = ΔP

0     = P₂ – P₁

0     = mv2 – mv1

mv₁ = mv₂

jumlah momentum awal = jumlah momentum akhir

Peristiwa yang mempunyai gaya luar (F) = 0 adalah tumbukan, senapan – peluru, dan gerak roket

Untuk tumbukan pembahasannya lebih detail dapat dikuti pada publikasi berikutnya.

Silahkan menunggu publikasi mendatang ….

Semoga sukses