USAHA DAN ENERGI

 Banyak dari kendaraan rekreasi dipekan raya atau taman hiburan yang menggunakan energi kinetik. Misalnya, kereta luncur (roller coaster). Kereta ini mula-mula dinaikkan ke atas lereng yang curam, dan kemudian dilepaskan. Kereta ini melaju direlnya tanpa ada mesin yang menjalankannya sepanjang lintasan. Hal ini bisa terjadi karena puncak lereng lebih tinggi dari bagian lintasan rel yang lain. Kereta luncur mendapat simpanan energi potensial yang banyak, yang kemudian berubah menjadi energi kinetik saat gaya gravitasi menarik kereta ini.

Konsep usaha dan konsep energi merupakan konsep menarik dalam fisika. Banyak soal fisika dapat diselesaikan lebih mudah dengan konsep inidibandingkan dengan menggunakan hukum Newton. Pada bab ini Anda akan mempelajari konsep usaha dan energi serta aplikasinya dalam berbagai soal fisika. Selain itu, Anda juga akan mempelajari hubungan konsep energi-energi dengan hukum kekekalan energi mekanik. Pada pembahasan energi Anda akan mempelajari berbagai jenis energi seperti energi kinetik dan energi potensial.

Ini materinya, silakan download: USAHA dan ENERGI 

MOMENTUM, IMPULS dan TUMBUKAN

Pernahkah kalian melihat benda yang benturan? Contohnya seperti gambar disamping. Besaran-besaran apa saja yang dapat digunakan untuk menganalisa tumbukan itu? Bagaimanakah setelah terjadi tumbukan? Semua hal di atas itulah yang dapat di pelajari pada bab ini sehingga setelah belajar bab ini diharapkan siswa dapat:
1. menentukan hubungan impuls dan momentum,
2. menerapkan definisi momentum dalam penyelesaian tumbukan,
3. membedakan jenis-jenis tumbukan yang terjadi. Silakan download materi: MOMENTUM, IMPULS dan TUMBUKAN>

HUKUM GRAVITASI

Kalian pasti sering melihat fenomena gravitasi dalam keseharian. Misalnya buah kelapa jatuh dari tangkainya dan batu yang Anda lempar ke atas akan kembali jatuh ke bumi. Semua itu terjadi karena adanya gravitasi yang dimiliki bumi. Apa itu gravitasi? Secara sederhana gravitasi dapat diartikan sebagai gaya tarik yang dimiliki suatu benda. Gravitasi ada disebabkan adanya massa yang dimiliki benda.

Gravitasi merupakan gaya interaksi fundamental yang ada di alam. Para perencana program ruang angkasa secara terus menerus menyelidiki gaya ini. Sebab, dalam sistem tata surya dan penerbangan ruang angkasa, gaya gravitasi merupakan gaya yang memegang peranan penting. Ilmu yang mendalami dinamika untuk benda-benda dalam ruang angkasa disebut mekanika celestial. Sekarang, pengetahuan tentang mekanika celestial memungkinkan untuk menentukan bagaimana menempatkan suatu satelit dalam orbitnya mengelilingi bumi atau untuk memilih lintasan yang tepat dalam pengiriman pesawat ruang angkasa ke planet lain.

Pada bab ini Anda akan mempelajari hukum dasar yang mengatur interaksi gravitasi. Hukum ini bersifat universal, artinya interaksi bekerja dalam cara yang sama di antara bumi dan tubuh Anda, di antara matahari dan planet, dan di antara planet dan satelitnya. Anda juga akan menerapkan hukum gravitasi untuk fenomena seperti variasi berat terhadap ketinggian orbit satelit mengelilingi bumi dan orbit planet mengelilingi matahari.

Silakan Download Materi ini: Hukum Gravitasi

GERAK DENGAN ANALISIS VEKTOR

Jika kalian belajar fisika maka kalian akan sering mempelajari tentang gerak.Fenomena tentang gerak memang sangat menarik. Coba perhatikan tentang gerak pada gambar di atas. Dari gambar itu saja dapat timbul banyak pertanyaan yang perlu dijawab. Bagaimana kecepatan awal anak tersebut, bagaimana posisi tiap saatnya, bagaimana agar jangkauannya jauh. Ada juga pertanyaan apakah jenis-jenis gerak yang dapat kita amati? Semua hal itu dapat kalian jawab dengan mempelajari bab ini. Oleh sebab itu setelah belajar bab ini kalian diharapkan dapat:
1. menentukan perpindahan, kecepatan dan percepatan sebuah benda yang bergerak secara vektor,
2. menentukan kecepatan sudut, percepatan sudut dan percepatan linier pada benda yang bergerak melingkar,
3. menentukan kecepatan sudut, percepatan sudut dan percepatan linier pada benda yang bergerak parabola.
Silakan Downloads: Kinematika Gerak

Energi Potensial, Kinetik dan Hukum Kekekalan Energi

Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan benda tersebut untuk melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagai macam/jenis, antara lain :
- energi potensial,- energi kinetik/kinetis,- energi panas,- energi air,- energi batu bara,- energi minyak bumi,- energi listrik,- energi matahari,- energi angin,- energi kimia,- energi nuklir,- energi gas bumi,- energi ombak dan gelombang,- energi minyak bumi,- energi mekanik/mekanis,- energi cahaya,- energi listrik,- dan lain sebagainya

Energi Potensial, Energi Kinetik dan Hukum Kekekalan Energi

A. Energi potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keaadaan diam dapat memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, cicak di plafon rumah, dan lain sebagainya.
Rumus atau persamaan energi potensial :
Ep = m.g.h

keterangan :
Ep = energi potensial
m = massa dari benda
g = percepatan gravitasi
h = tinggi benda dari tanah


B. Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi dari suatu benda yang dimiliki karena pengaruh gerakannya. Benda yang bergerak memiliki energi kinetik.
Rumus atau persamaan energi kinetik :
Ek = 1/2.m.v^2

keterangan:
Ep = energi kinetik
m = massa dari benda
v = kecepatan dari benda
v^2 = v pangkat 2


C. Hukum Kekekalan Energi

" Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan "
Jadi perubahan bentuk suatu energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain tidak merubah jumlah atau besar energi secara keseluruhan.
Rumus atau persamaan mekanik (berhubungan dengan hukum kekekalan energi) :
Em = Ep + Ek

keterangan:
Em = energi mekanik
Ep = energi potensial
Ek = energi kinetik

Hukum Kekekalan Momentum

Hukum Kekekalan Momentum dan Tumbukan

“Jumlah momentum suatu sistem sebelum dan sesudah tumbukan akan selalu tetap”

Pernyataan di atas disebut hukum kekekalan momentum dan ditulis dengan persamaan:

m1.v1 + m2.v2 = m1.v1’ + m2.v2’

m1 = massa benda 1

m2 = massa benda 2

v1 = kecepatan benda 1 sebelum tumbukan

v2 = kecepatan benda 2 sebelum tumbukan

v1’ = kecepatan benda 1 sesudah tumbukan

v2’ = kecepatan benda 2 sesudah tumbukan

Jenis-jenis Tumbukan

1. Tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna)

Tumbukan lenting sempurna yaitu tumbukan dimana tidak ada energi kinetik yang hilang dari sistem. Dalam tumbukan ini berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik. Dalam hal ini berlaku persamaan :

m1.v1 + m2.v2 = m1.v1’ + m2.v2’ ……………………….(1) dan

½ m1.v12 + ½ m2.v22 = ½ m1.(v1’)2 + ½ m2.(v2’)2 ……..(2)

Dengan membagi persamaan (2) dengan persamaan (1), maka akan didapatkan persamaan :

v1 + v1’ = v2 + v2’

2. Tumbukan tidak lenting sama sekali

Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, sesudah tumbukan kedua benda bergabung menjadi satu dan bergerak bersama-sama. Dengan demikian, maka kecepatan kedua benda setelah bertumbukan adalah sama.: v1’ = v2’ = v’

Pada tumbukan ini persamaan hukum kekekalan momentum dapat ditulis sbb:

m1.v1 + m2.v2 = m1.v1’ + m2.v2’

karena v1’ = v2’ = v’, maka:

m1.v1 + m2.v2 = m1.v’ + m2.v’

atau dapat juga ditulis :

m1.v1 + m2.v2 = (m1 + m2).v’

v’ = kecepatan benda setelah tumbukan ( m/s )

Contoh Soal:

Seorang penembak memegang sebuah senapan 3 kg dengan bebas sehingga membiarkan senapan bergerak secara bebas ketika menembakkan sebutir peluru bermassa 5 gram. Peluru itu keluar dari moncong senapan dengan kecepatan horisontal 300 m/s. Berapa kecepatan hentakan senapan ketika peluru ditembakkan?

Penyelesaian :

Diketahui : Benda 1 (senapan) m1 = 3 kg; v1 = 0

Benda 2 (peluru ) m2 = 5 g ; v2 = 0 ; v2’ = 300 m/s.

Ditanya : v1’ = …?

Jawab :

Gunakanlah hukum kekekalan momentum!

m1.v1 + m2.v2 = m1.v1’ + m2.v2’

3.0 + 5.10–3.0 = 3. v1’ + 5.10–3. 300

0 = 3. v1’ + 1,5

–3. v1’ = 1,5 –––––––––> v1’ = 1,5/–3 = –0,5 m/s

MOMENTUM DAN IMPULS

MOMENTUM LINIER (p)

MOMENTUM LINIER adalah massa kali kecepatan linier benda. Jadi setiap benda yang memiliki kecepatan pasti memiliki momentum.

p = m v

Momentum merupakan besaran vektor, dengan arah p = arah v

IMPULS (I)

Jika pada benda bekerja gaya F tetap selama waktu t, maka IMPULS (I ) dari gaya itu adalah:
I = F.t

HUBUNGAN IMPULS DENGAN MOMENTUM

Dari Hukum II Newton : F = m.a

F = m .((v2 - v1)/t)

F.t = m(v2 - v1)

I=p2 - p1

Impuls merupakan besaran vektor. Pengertian impuls biasanya dipakai dalam peristiwa besar dimana F >> dan t <<. Jika gaya F tidak tetap (F fungsi dari waktu) maka rumus I = F . t tidak berlaku. Impuls dapat dihitung juga dengan cara menghitung luas kurva dari grafik gaya F terhadap waktu t.

Contoh Soal

Sebuah bola massa 0.2 kg dipukul pada waktu sedang bergerak dengan kecepatan 30 m/det. Setelah meninggalkan pemukul, bola bergerak dengan kecepatan 40 m/det berlawanan arah semula. Hitung impuls pada tumbukan tersebut !

Jawab:
Impuls = F . t = m (v2 - v1)
= 0.2 (-40 - 30)
= -14 N .s
Tanda berarti negatif arah datangnya berlawanan dengan arah datangnya bola.