FISIKA MUHAMMAD CHARIS MUHAMMAD IKSIR ANA SRI ZUNIFA SARI

MATERI FISIKAOleh kelompok 10MUHAMMAD CHARIS MUHAMMAD IKSIRANA SRI ZUNIFA SARI

USAHA DAN ENERGIENERGIEnergi (disebut juga tenaga) adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

USAHAUsaha (Work) adalah gaya yang bekerja pada suatu benda atau objrk tertentu.

Bentuk-Bentuk Energia)Energi Mekanik

b) Energi Bunyi

c) Energi kalor

d) Energi Cahaya

e) Energi Listrik

f) Energi Nuklir

g) Energi Kinetik

h) Energi Potensial

ENERGI KINETIKEnergi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya atau kelajuannya.

Energi kinetik dirumuskan :m = massa (Kg)v = kecepatan (m/s)

1 kg m2/s2 = 1 N /m s2 . m2/s2 = 1 N m = 1 JEk = 2 . m . v2

ENERGI POTENSIALEnergi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda karena posisinya.

Energi potensial dapat dirumuskan :

m = massa (kg),g = percepatan gravitasi (m/s2), = 10 m/s2h = ketinggian benda dari acuan (m).

Ep = m . g . h

ENERGI MEKANIKEnergi mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau kemampuan untuk bergerak.

Energi Mekanik dapat dirumuskan :EM : Energi MekanikEk : Energi KinetikEp : Energi Potensial

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

EM = Ek + Ep

6

KEKEKALAN ENERGIEnergi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk energi lain.

Contoh :Ebensin > Ekimia >Egerak

DAYADaya adalah hasil bagi antara usaha yang dilakukan dengan selang waktu usaha tersebut dilakukan.

Dapat dirumuskan : P = Daya (J/s)W = Usaha yang dilakukan (KW)t = Waktu (s)

P = W/t

USAHA

W = Usaha (joule = J)F = gaya (N)s = perpindahan (m)W = F.s

USAHA OLEH GAYA YANG MEMBENTUK SUDUTPersamaan diatas (W = F.s) itu hanya berlaku jika gaya yang berkerja segaris dan searah dengan perpindahan

W = Usaha (joule = J)F = gaya (N)s = perpindahan (m) = sudut antara F dan s (derajat atau radian)

W = Fx . s = (F cos ) . s = Fs cos

Gambar yang menunjukkan usaha oleh gaya F yang membentuk sudut

USAHA BERNILAI NOL(TIDAK MELAKUKAN USAHA)Tidak semua gaya yang sudah bekerja dikatakan melalukan usaha atau semua benda yang berpindah telah dikenai usaha.

Penyebabnya antara lain :Gaya penyebab ada tetapi tidak ada perpindahanGaya penyebab tidak ada tetapi terjadi perpindahanGaya dan perpindahan membentuk sudut 90 derajat

HUBUNGAN USAHA DAN ENERGIUsaha yang dilakukan suatu gaya dapat mengubah energi kinetik benda.

Catatan : Benda bergerak pada bidang datar atau ketinggian benda tetap.W = . EK = m . vakhir - m . vawal

GERAK HARMONIKGerak harmonic adalah gerak periodic yang memiliki persamaan gerak sebagi fungsi waktu berbentuk sinusoidal.

Gerak harmonic sederhana didefinisikan sebagai gerak harmonic yangdipengaruhi oleh gaya yang arahnya selalu menuju ke titik seimbang dan besarnya sebanding dengan simpangannya.

PERIODE DAN FREKUENSIPeriode menyatakan waktu yang diperlukan untuk melakukan satu siklus gerak harmonic, sedangkan frekuensi menyatakan jumlah siklus gerak harmonic yang terjadi tiap satuan waktu.

k = m . w2Mengingat bahwa w = 2/Tk = m (2/T)2Dan diketahui bahwa T = 2 m/kF = 2 k/mRUMUS

KONSEP USAHA DAN ENERGIUsaha oleh Beberapa GayaApabila usaha yang dilakukan oleh orang pertama dan orang kedua untuk memindahkan suatu benda ke kanan sejauh s adalahresultan dua gaya searah adalah F =F1 + F2, sehinggaDengan memasukkan F1 s = W1 dan F2 s =W2,maka diperolehSecara umum dapat disimpulkan sebagai berikut :Usaha yang dilakukan oleh resultan gaya-gaya searah dan berlawanan arah, yang menyebabkan benda berpindah sejauh s, sama dengan jumlah usaha oleh tiap-tiap gaya

W1 = F1 s dan W2 = F2 sW = F s, W = (F1 + F2) sW = W1 + W2

MOMENTUM , IMPULSDANHUKUM KEKEKALAN MOMENTUMMOMENTUM DAN IMPULS

1. Momentum Linier (p)

2. Momentum Anguler (L)

3. Impuls (I)

Momentum Linier (p)Momentum Linier adalah hasil kali massa benda dengan kecepatan gerak benda tersebut.Jadi setiap benda yang memiliki kecepatan pasti memiliki momentum.RUMUS :

Keterangan :p = momentum (kg.m/s = N/s)m = massa (kg)v = kecepatan (m/s)

p = m . vCatatan :Momentum merupakan besaran vektor, dengan arah p = arah v

Momentum Anguler (L)Momentum Anguler adalah hasil kali (cross product) momentum linier dengan jari jari R.Jadi setiap benda yang bergerak melingkar pasti memiliki momentum anguler.Rumus :

Catatan :Momentum anguler merupakan besaran vektor dimana arah L tegak lurus arah R sedangkan besarnya tetap.

L = m . v . RL = p . RKeterangan :L = Momentum Anguler (kg.m2/s)m = massa (kg)v = kecepatan (m/s)p = momentum linear (kg.m/s atau N/s)R = jari-jari lingkaran (m).

Impuls (I)Impuls merupakan perubahan momentum.Jika pada benda bekerja gaya F tetap selama waktu t, maka impuls I dari gaya itu adalah:Rumus :

atausehingga dapat ditulis :

I = Perubahan momentumI = m . vakhir - m . vawalI = F . tF . t = m . vakhir - m . vawal

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUMHukum kekekalan momentum diterapkan pada proses tumbukan semua jenis, dimana prinsip impuls mendasari proses tumbukan dua benda, yaitu I1 = -I2.Jika dua benda A dan B dengan massa masing-masing MA dan MB serta kecepatannya masing-masing VA dan VB saling bertumbukan, maka :

keterangan :VA dan VB = kecepatan benda A dan B pada saat tumbukanVA' dan VB' = kecepatan benda A den B setelah tumbukan.

MA . VA + MB . VB = MA . VA' + MB . VB'Catatan:vektor ke kanan dianggap positif, sedangkan ke kiri dianggap negatif.

TUMBUKANa. Elastis Sempurna : e = 1Disini berlaku hukum kekekalan energi (energi sebelum dan sesudah adalah sama) dan kekekalan momentum. e = koefisien restitusi.b. Elastis Sebagian : 0 < e < 1Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum.Khusus untuk benda yang jatuh ke tanah dan memantul ke atas lagi maka koefisien restitusinya adalah: h = tinggi benda mula-mulah' = tinggi pantulan benda

e = (- VA' - VB')/(VA - VB)e = h'/h

c. Tidak Elastis : e = 0Setelah tumbukan, benda melakukan gerak yang sama dengan satu kecepatan v'.Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum.

v' = kecepatan setelah tumbukanMA . VA + MB . VB = (MA + MB) . v'

PENERAPAN KONSEP IMPULS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARIBeberapa contoh penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut :1. Sarung Tinju2. Palu atau pemukul3. Helm

ELASTISITASTEGANGAN (STRESS) Tegangan adalah Perbandingan antara gaya tarik yang bekerja terhadap luas penampang benda . Tegangan dinotasikan dengan (sigma), satunnya N/m2.Secara matematika konsep Tegangan dituliskan :

Contoh gambar :

Setelah diberi gaya A

Contoh penggunaan konsep Tegangan (Stress):Sebuah kawat yang panjangnya 2m dan luas penampang 5mm2 ditarik gaya 10N. Tentukan besartegangan yang terjadi pada kawat.Pembahasan:Diketahui : A = 5mm2 = 5.10-4 m2F = 10NDitanyakan : ?Jawab : =

=

= 2.104Nm-2

REGANGAN (STRAIN)Regangan adalah Perbandingan antara pertambahan panjang L terhadap panjang mula-mula(Lo) Regangan dinotasikan dengan e dan tidak mempunyai satuan.1. Keadaan awal benda yang panjangnya Lo diberi gaya (F) pada bidang A

2. Keadaan bertambah panjang sebanyak

Secara matematika konsep Regangan (Strain) dituliskan

Sebuah kawat panjangnya 100 cm ditarik dengan gaya 12N, sehingga panjang kawat menjadi 112 cm. Tentukan regangan yang dihasilkan kawat.Diketahui :Lo = 100 cmL = 112 cmL = 112 cm - 100 cm = 12cmDitanyakan : e

Jawab :e =

e =

e = 0,12

ELASTISITAS DAN PLASTISITASTeori Elastisitas adalah Hubungan antara setiap jenis tegangan dengan regangan yang bersangkutan penting peranannnya dalam cabang fisika

diagram tegangan - regangan suatu logam kenyal yang menderita tarikan.Regangan-tegangan akan berbeda perolehannya bergantung pada bahannya (Logam atau Karet yang di vulkanisir)

MODULUS ELASTIKModulus Elastik disebut Tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan suatu regangan tertentu bergantung pada sifat bahan yang menderita tegangan itu. Perbandingan tegangan terhadap regangan, atau tegangan per satuan regangan.Perbandingan tegangan kompresi terhadap regangan kompresi disebut modulus regangan, atau modulus young, bahan yang bersangkutan dan dilambangkan dengan Y

Modulus Elastik(harga pendekatan)Modulus Young, YModulus Luncur, LModulus Bulk, B1012 dyn cm-2106 lb in-21012 dyn cm-2106 lb in-21012 dyn cm-2106 lb in-2Alumunium0,70100,243,40,7010Kuningan0,9130,365,10,618,5Tembaga1,1160,4261,420Gelas0,557,80,233,30,37512Besi0,91130,70101,014Timah0,162,30,0560,80,0771,1Nikel2,1300,77112,634Baja2,0290,84121,623

Modulus luncur L suatu bahan, dalam daerah hukum Hooke, didefinisikan sebagai perbandingan tegangan luncurdegan regangan luncur

Definisi modulus luncur yang umum lagi ialah:

Kompresibilitas Zat Cair, KZat Cair(Nm-2)-1(lb in-2)-1atm-1Karbon Disulfida64 x 10-1145 x 10-766 x 10-6Etil Alkohol11078115Gliserin211522Raksa3,72,63,8Air493450

KONSTANTA GAYA

bila YA/lo diganti dengan satu konstanta k dan perpanjangan Dl kita sebut x

Fn = kx

Dengan perkataan lain, besar tambahan panjang sebuah benda yang mengalami tarikan dihitung dari panjang awalnya sebandaing dengan besar gaya yang meregangkannya. Hukum Hooke mulanya diungkapkan dalam bentuk ini, jadi tidak atas dasar pengertian tegangan dan regangan.

CONTOH SOALDalam suatu percobaan untuk mengukur modulus Young, sebuah beban 1000 lb yang digantungkan pada kawat baja yang panjangnya 8 ft dan penampangnya 0,025 in2, ternyata meregangkan kawat itu sebesar 0,010 ft melebihi panjangnya sebelum diberi beban. Berapa tegangan, regangan, dan harga modulus Young bahan baja kawat itu???

2. Umpamakan benda pada gambar 11-6 sebuah pelat kuningan seluas 2 ft-2 dan tebalnya in. Berapa gaya F harus dikerjakan terhadap tiap tepinya jika perubahan x ialah 0,01 in? Modulus luncur kuningan itu 5 x 106 lb in-2.

Tegangan luncur pada tiap sisi ialah:

F = 12.500 lb