Kamis, 10 September 2009

Kinematika

Kerja, Energi dan Daya

1 Definisi Kerja

Dalam berbagai hal kerja didefinisikan sebagai produk skalar antara vektor gaya dan perpindahan. Oleh karena itu kerja merupakan besaran skalar. Kerja adalah salah satu bentuk energi, yakni yang berpindah dari suatu sistem ke sistem lainnya melalui gaya yang mengakibatkan pergeseran posisi benda. Perpindahan energi semacam ini dikenal sebagai kerja mekanik atau disebut kerja saja. Sedangkan perpindahan energi karena adanya perbedaan temperatur disebut kalor. Satuan dari kerja dalam sistem internasional (SI) adalah Joule (Newton meter) dalam sistem satuan lain satuan kerja adalah dyne cm dan dalam sistem statika fps (Inggris) satuan kerja dinyatakan dalam foot-pound (ft-lb). Hubungan antara satuan kerja tersebut diatas adalah 1 Joule = 107 erg = 7376 ft-lb.
Apabila sebuah gaya bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berpindah sejauh x, maka kerja yang dilakukan dituliskan sebagai berikut:
Gambar 4.1 Gaya yang menyebabkan perpindahan benda sejauh x
(4.1) dengan W adalah Kerja (Joule), F = gaya (Newton), x = perpindahan (meter), dan = sudut arah gaya F
Contoh 1. Sebuah balok bermassa 10 kg dinaikkan dengan kecepatan konstan ke puncak suatu bidang miring sejauh 5 m dengan ketinggian 3 m di atas permukaan tanah (Lihat Gambar). Berapa besar kerja yang harus dilakukan bila;
  1. Gaya bekerja sejajar bidang miring
  2. Gaya membentuk sudut 37o dengan bidang miring.
  3. Pertanyaan seperti a dan b tetapi benda dipercepat 2 m/s2 (g= 10 m/s2)
  4. Sama soal c tetapi koefisien gesekan antara benda dengan bidang miring 0,2.
Gambar 3.2 Balok dinaikkan oleh gaya F
Jawab:
  1. Berdasarkan Gambar 3.2 diatas maka;
  2. F-mg sin = ma, karena benda bergerak dengan kecepatan konstan maka a (percepatan) = 0. Sehingga diperoleh F=mgsin?, maka W =F.x=mg sin .x =(10)(10)(3/5)(5)=300 J.
  3. W = F x cos 37o = (60)(5)(0,8)=240 Joule
  4. F = m(g sin +a) = (10)[(10)(3/5)+(2)] = 80 N
  5. Bila F sejajar dengan bidang miring, maka W = 400 Joule Bila F membentuk sudut 37o dengan bidang miring, maka W = 320 Joule.
  6. F-(mg sin+f)=ma
  7. f = mg cos = (0,2)(10)(10)(0,8) = 16 N; F = (20 + 60 +16) = 96 N maka W = 480 Joule Bila F membentuk sudut 37o dengan bidang miring maka; N = mg cos - Fsin Fcos37o-mg sin 37o-(mgcos37o-Fsin37o) = ma 0,29 F = (60+16+20), maka F = 96/0,92 = 104,35 N, sehingga W = (104,35)(5)cos37o) = 417,4 Joule.
Halaman Sebelumnya Halaman Berikutnya

Tidak ada komentar:

Posting Komentar