Usaha dan Daya Mekanik: Fisika Kelas XI
Belajar Fisika Yuk-Belajar Fisika Yuk-Apakah arti dan maksud dari Usaha dan Daya Mekanik? Pada kesempatan kali ini kita akan belajar tentang usaha dan daya dalam hal mekanik karena dalam konsep yang lain akan digunakan pemahaman yang agak berbeda seperti usaha dan daya listrik, ataupun thermodinamik, pemanfaatan usaha dan daya mekanik dalam kehidupan sehari-hari serta beberapa contoh soal yang sering digunakan beserta pembahasannya. Langkah yang pertama untuk memahami usaha dan daya mekanik cermatilah kisah berikut. Seorang anak sedang membantu ibunya untuk membawakan barang bawaan dari pasar menuju rumahnya. Anak tersebut membawa barang seberat 50 newton sejauh 360 meter selama 10 menit untuk sampai di rumahnya.
Usaha Mekanik
Usaha mekanik adalah gaya yang digunakan untuk memindahkan benda sejauh jarak tertentu. Secara matematis usaha diartikan sebagai perkalian antara gaya dengan perpindahan yang ditempuh. Oleh karena itu, dalam konsep usaha mekanik selama tidak ada perpindahan maka tidak ada usaha yang dilakukan. Rumus tersebut adalah sebagai berikut:
W = F x s
Dengan keterangan sebagai berikut:
W adalah usaha dengan satuan joule (J)
F adalah gaya dikenai atau dilakukan oleh obyek dengan satuan newton (N)
S adalah perpindahan benda dengan satuan meter (m)
Daya Mekanik
Daya dalam konsep mekanik adalah penggunaan usaha yang dilakukan tiap satuan waktu. Dalam kata lain adalah energi yang digunakan tiap detik. Kita dapat mengetahui energi yang dibutuhkan tiap detik untuk melakukan sesuatu, sehingga kita dapat menyediakan energi minimal untuk melakukan sebuah usaha. Dalam ilmu teknik hal ini sangatlah penting untuk diketahui. Persamaan daya dapat dituliskan sebagai berikut:
P = W/t
P adalah daya dengan satuan watt (W)
W adalah usaha atau energi dengan satuan joule (J)
t adalah durasi dalam penggunaan energi atau usaha dengan satuan sekon (s).
Berdasarkan cerita yang terdapat di awal maka daya anak tersebut dalam mengangkut barang bawaan ibunya adalah sebesar 30 watt. Selain watt, satuan daya lain yang juga digunakan adalah satuan daya kuda atau horse power (hp). 1 hp setara dengan nilai 746 watt.
Hasil tersebut didapatkan dari perhitungan dengan membagi nilai usaha si anak sebesar 18kJ dengan lamanya dia membawa barang bawaannya yaitu 600 detik.
Konsep usaha dan daya dalam mekanik banyak diaplikasikan di kehidupan kita sehari-hari. Salah satu contohnya adalah seperti cerita pendek di atas. Dalam perkembangannnya konsep usaha dan daya ini akan berguna dalam pekerjaan mekanik seperti pembuatan instrumen yang dapat digunakan untuk membantu manusia dalam bekerja bahkan aplikasinya dalam pembuatan robot. Dalam konsep yang lebih umum usaha/energi juga di gunakan dalam bahasan thermodinamika dan kelistrikan. Namun, belum dibahas dalam artikel ini.
Contoh soal:
1. Seorang siswa sedang berusaha mendorong sebuah lemari selama 10 detik dengan gaya 100 N, tetapi lemari tersebut tidak berpindah bahkan tidak bergeser sedikitpun. Berpakah besarnya usaha dan daya yang dilakukan oleh siswa tersebut?
Diketahui =
t = 10 sekon
F= 100 N
s= 0 meter
Ditanya =
a. W ?
b. P ?
Dijawab =
a. W
W = F x s
W = 100 x 0
W = 0 joule
b. P
P = W/t
P = 0/10
P= 0 watt
Berdasarkan perhitungan di atas, siswa tersebut tidak dikatakan melakukan usaha karena tidak ada hasil berupa perpindahan obyek dalam hal ini adalah lemari.
2. Seorang petani membawa hasil panennya dari sawah ke rumahnya. Jarak sawah dan rumahnya adalah 600 m dan gaya yang digunakan oleh petani tersebut untuk membawa hasil panennya adalah 200 N. Berapakah usaha yang dilakukan oleh petani tersebut?
Diketahui =
s = 600 meter
F = 200 N
Ditanya = W ?
Dijawab =
W = F x s
W = 200 x 600
W = 120000 joule
W = 120kJ
Berdasarkan perhitungan di atas maka nilai dari usaha yang dilakukan petani adalah sebesar 120kJ.
3. Seorang tukang kuli panggul diminta untuk membawa barang bawaan seberat 100 N ke sebuah tempat, tukang tersebut berkeliling mencari tempat tersebut selama 10 menit. Jarak yang di tempuh adalah 3600 meter. Berapakah besarnya usaha tukang tersebut dan daya dari tukang tersebut ketika kembali ke tampat semula dia berada?
Diketahui =
t = 10 menit = 10 x 60 s = 600 s
F= 100 N
S = 0 meter, karena tukang tidak berpindah dari tempat awal dia berada
Ditanya =
a. W ?
b. P ?
Dijawab =
a. W
W = F x s
W = 100 x 0
W = 0 joule
b. P
P = W/t
P = 0/10
P= 0 watt
Berdasarkan perhitungan di atas maka tukang tersebut tidak dianggap melakukan usaha karena tidak dia kembali ke tempat asal maka usaha yang dilakukan dan dayanya dianggap nol. Hal ini dikarenakan tukang tersebut tidak pindah dari tempat awalnya.
4. Seorang penjual makanan mendorong gerobak makanannya sejauh 3,6 km selama 30 menit. gaya dorong yang digunakan adalah sebesar 500 N. Berapakah usaha dan daya dari penjual makanan tersebut?
Diketahui =
t = 30 menit = 30 x 60 = 1800 s
F = 500 N
S = 3,6 km = 3600 meter
Ditanya =
a. W ?
b. P ?
Dijawab =
a. W
W = F x s
W = 500 x 3600
W = 1800000 joule
W = 1800 kJ
W = 1,8 MJ
b. P
P = W/t
P = 1800000/1800
P = 1000 watt
P = 1 kW
Berdasarkan perhitungan diatas maka dapat disimpulkan bahwa penjual makanan tersebut melakukan usaha sebesar 1,8 MJ dan daya yang dimilikinya sebesar 1 kW.
5. Seorang tukang sayur mengangkut bawaannya dengan gaya sebesar 600 N dengan perpindahan sebesar 2 km selama 40 menit. Berapakah usaha dan daya oleh tukang sayur tersebut?
Diketahui=
F = 600 N
s = 2 km = 2000 meter
t = 40 menit = 40 x 60 s =2400 s
Ditanya=
a. W ?
b. P ?
Dijawab=
a. W
W = F x s
W = 600 x 2400
W = 1440000 joule
W = 1,44 MJ
b. P
P = W/t
P = 1440000/2400
P = 600 watt
P = 0,6 kW
Berdasarkan perhitungan di atas maka dapat kita ketahui bahwa daya yang dimiliki tukang sayur adalah sebesar 0,6 kW dan usaha yang dilakukannya sebesar 1,44 MJ.
semoga bermanfaat
semoga bermanfaat
0 Response to "Usaha dan Daya Mekanik: Fisika Kelas XI"
Post a Comment