Energi Potensial Dan Gaya Konservatif: 2013

ENERGI POTENSIAL DAN GAYA KONSERVAITIF

Untuk kalian yang sedang disuruh membuat suatu makalah tentang energi potensial dan gaya konservatif . Kalian tepat datang ke blog saya . Berikut makalah yang saya buat mengenai energi potensial dan gaya konservativ

1.Usaha Oleh Gaya Konservatif

Gaya konservatif yaitu gaya yang memiliki sifat bahwa usaha yang dilakukan untuk membawa suatu beban dibawah pengaruh gaya ini tidak bergantung pada jalan atau lintasan yang ditempuh, melainkan hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhir benda.

Contoh gaya konservatif yaitu gaya berat, gaya gravitasi newton, dan gaya elastik pegas.

Medan konservatif yaitu daerah atau ruang yang dipengaruhi gaya konservatif.

A. Usaha Oleh Gaya Berat

W = (-mg)∆h

Keterangan:

W = usaha (J)

m = massa (kg)

g = gravtasi (m/s²)

∆h = perpindahan (m)

Benda dilempar Keatas

Keterangan :

1)h_t= Ketinggian akhir

2)h₀ = Ketinggian awal

3)w = Berat

4)W = usaha

Jika gerak benda dengan gaya berat benda tidak searah maka W bertanda (-)

Benda dilempar Kebawah

Keterangan :

1)h_t= Ketinggian akhir

2)h=Ketinggian awal

3)w = Berat

4)W = usaha

5) ∆H= perubahan

ketinggian .

Jika gerak benda dengan gaya berat benda tidak searah maka w bertanda (+)

Benda Bergerak Kesamping

Jika gerakan tegak lurus dengan gaya berat maka W=0

B. Usaha oleh Gaya Gravitasi Newton

Syarat :

h > 10km dari permukaan bumi

Rumus :

W_gravitasi= GMm(1/r 1-1/r 2)

Keterangan:

W = usaha (J)

G = tetapan umum gravitasi (6,67 x 10^-11 Nm²/kg²)

M = massa bumi (6,0 x 10²⁴kg)

m = massa benda

r₁=posisi awal dari pusat bumi

r₂= posisi akhir sampai pusat bumi

h = ketinggian awal

Berikut gambar dari usaha oleh gaya gravitasi newton

C. Usaha oleh Gaya Pegas

Rumus :

W_pegas= - ½ k (x₂² – x₁²)

Keterangan :

W = usaha (J)

K = konstanta pegas ( N/m )

x₁= posisi awal saat seimbang

x₂= posisi akhir dihitung dari titik seimbang

Usaha oleh gaya pegas dapat digambarkan dengan :

Dimana usaha yang dilakukan oleh gaya pegas di antara dua tempat (posisi) tidak bergantung pada lintasan yang ditempuh tetapi hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhir .

2 .Gaya Konservatif Dan Tidak Konservatif

v Gaya Konservatif

Adalah gaya yang tidak bergantung pada lintasan . Sedangkan

v Gaya tak konservatif

Adalah gaya yang bergantung pada lintasan, contohnya seperti gaya gesek.

“ Karena benda tidak mengalami perpindahan (lintasan tertutup) maka W= 0”

3 . Hubungan Gaya Konservatif dan Energi Potensial .

Rumus :

W_k=-(EP_ak-EP_aw)

Keterangan :

W_k= Usaha oleh gaya-gaya konservatif

EP_ak = Energi potensial akhir

EP_aw= Energi potensial awal

4. berbagai rumus energi potensial.

A) energi potensial gravitasi konstan

Rumus :

EP_kons=mgh

Keterangan :

EP_kons= Energi potensial gravitasi konstan

m = Massa bumi

g = Gravitasi

h = Ketinggian

B) energi potensial gravitasi newton

Rumus :

EP_grav=-

Keterangan :

EP_grav= Energi potensial grafitasi newton

G = Tetapan gravitasi

M = Massa pelanet

m = Massa bumi

r = Jari-jari

C) energi potensial elastis pegas

Rumus :

EP_pegas= ½ kx²

Keterangan :

EP_pegas= Energi potensial pegas

k = Tetapan pegas

x = Panjang

5. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

A)Penurunan hukum kekekalan energi mekanik

EP_ak+Ek_ak=EP_aw+EK_aw

Keterangan :

W_res = Usaha total oleh gaya resultan

EK = Perubahan energi kinetik

W_k= Usaha oleh gaya konservatif

W_tk= Usaha oleh gaya tak konservatif

EM = Perubahan eneri mekanik

Em_aw = Energi mekanik awal

EM_ak = Energi mekanik akhir

B) hubungan gaya konservatif dengan hukum kekekalan energi mekanik

1)Gaya berat

Syarat :

Dapat digunakan misal pada kasus gerak jatuh bebas , vertikal keatas , dan gerak peluru jadi EP=mgh dan EK=mv²

Rumus :

mgh_ak+ ½ mv²_ak=mgh_aw+ ½ mv²_aw

Keterangan :

m = Massa bumi

g = Gravitasi

h = Ketinggian

v = kecepatan

_Ak= Akhir

_aw= Awal

2) Gaya pegas

Syarat :

Dapat digunakan misalnya pada kasus gerak benda yang dihubungkan ke ujung pegas mendatar jadi EP_pegas=kx² dan EK_benda=mv²

Rumus _:

½ kx²_ak+ ½ mv²_ak= ½ kx²_aw+ ½ mv²_aw

Keterangan :

m = Massa bumi

k = Konstanta pegas

x = Simpangan

v = kecepatan

_Ak= Akhir

_aw= Awal

6. Analisis gerak pada roller coaster

· Energi kinetik

Energi yang dipengaruhi oleh gerakan benda .

· Energi potensial

Energi yang dipengaruhi oleh kedudukan benda.

Roller coaster adalah aplikasi dari hukum kekekalan energi . Kita lihat gambar yang ada di slide berikutnya .

Pada titik A = benda mengalami kecepatan awal sehingga EK (energi kinetik)=0 . Lalu mengalami EP (energi potensial) karna dipengaruhi kedudukan . Pada titik B= benda mengalami kecepatan, A memiliki kedudukan sehingga pada titik B ada EP dan EK.

Sehingga didapatkan :

EP_ak+Ek_ak=EP_aw+EK_aw

mgh_B+ ½ mv²_B=mgh_A+ ½ mv²_A

Keterangan :

W = usaha (J)

m = massa (kg)

g = gravtasi (m/s²)

h = ketinggian (m)

v = kecepatan (m/s)

Sedangkan untuk mencari kecepatan , kita dapat menggunakan :

V²_B = 2gh_A-2gh_B

Keterangan :

g = gravtasi (m/s²)

h = ketinggian (m)

v = kecepatan (m/s)

Contoh soal :

1) EBTANAS 2000

Sebuah balok bermassa 10kg didorong dari dasar suatu bidang miring yang panjangnya 5m dan puncak bidang miring dianggap licin ( g = 10 m/s² ). Usaha yang harus dilakukan untuk mendorong balok adalah….

a.300 Joule d. 3800 Joule

b.1500 Joule e. 4000 Joule

c.3500 Joule

Penjelasan :

Diketahui : Ditanya :

m = 10 kg W = ....?

g = 10 m/s²

h = 3 m Jawab :

e = 5 m W= (-mg)∆H

= (-10 . 10 ) ( 0 – 3 )

= -100 . (-3)

= 300 Joule

2) Sebuah roller coaster bergerak dari titik tanpa kecepatan awal . Jika selama gerakan tidak ada gesekan , hitung berapa kecepatan roller coaster titik B! (g=10 m/s)

a.10