Kumpulan Rumus Usaha dan Energi

A. Usaha

Dalam Fisika usaha (W) dapat diartikan sebagai gaya (F) yang diberikan oleh seseorang untuk memindahkan benda sejauh s sehingga secara matematis :



Persamaan tersebut digunakan jika dalam bentuk F dan s vektor



Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :

dengan :

W = usaha yang dilakukan (Joule)
F = gaya yang diberikan (N)
s = perpindahan benda (m)
θ = sudut antara gaya F dan perpindahan (s)

B. Energi

Energi dalam fisika dapat diartikan kemampuan untuk melakukan usaha. Contoh: energi listrik, energi panas, energi potensial, energi kinetik, dll. berbagai bentuk energi antara lain :

1. Energi Potensial

Energi yang dimiliki benda karena kedudukannya atau posisinya disebut dengan energi potensial. Secara matematis energi potensial dapat dinyatakan sebagai berikut :

dengan:

E_p = energi potensial (Joule)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

h = ketinggian benda (m)

2. Energi Kinetik

Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya sehingga setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Secara matematis energi kinetik dapat dinyatakan sebagai berikut :



dengan:

E_k = energi kinetik (Joule)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)

3. Energi Listrik

Energi listrik dihasilkan karena aliran arus listrik dan beda potensial dalam selang waktu tertentu. Secara matematis energi listrik dapat dinyatakan sebagai berikut :



dengan :

W = energi listrik (Joule)
V = beda potensial listrik (Volt)
I = kuat arus listrik (Ampere)
t = selang waktu (sekon)

Satuan energi listrik

1 Wh = 1 watt jam = 3600 Joule
1 kWh = 1000 watt jam = 3.600.000 Joule
1 MWh = 1.000.000 watt jam = 3.600.000.000 Joule

4. Energi Panas

Energi panas sering kali disebut dengan kalor. Energi panas mengakibatkan adanya perubahan suhu pada benda. Secara matematis energi panas dapat dinyatakan sebagai berikut :



dengan :

Q = energi panas (Joule)
m = massa benda (kg)
c = kalor jenis benda (Joule/kg.K)
C = kapasitas kalor benda (J/K)
ΔT = selisih suhu benda (K)

Satuan energi panas / kalor

1 kalori = 4,2 joule
1 joule = 0,24 kalori

5. Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas adalah energi yang dimiliki oleh benda elastis/pegas yang mengalami perubahan panjang. Secara matematis dapat dituliskan :



dimana

EP_pegas= energi potensial pegas (Joule)
k = konstanta pegas (N/m)
x = perubahan panjang (m)

C. Hubungan Usaha dan Energi Mekanik

Usaha dapat dinyatakan sebagai perubahan energi sehingga diperoleh persamaan berikut :



Jika hanya terjadi pada perubahan ketinggian maka :

 

Jika hanya terjadi pada perubahan kecepatan maka :



dimana :

h₁= ketinggian awal (m)
h₂= ketinggian akhir (m)
v₂= kecepatan akhir (m/s)
v₁= kecepatan awal (m/s)

D. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan sehingga berlaku hukum kekekalan energi mekanik.



EM1 = energi mekanik awal (Joule)
EM2 = energi mekanik akhir (Joule)
Ep1 =  energi potensial awal (Joule)
Ep2 = energi potensial akhir (Joule)
Ek1 = energi kinetik awal (Joule)
Ek2 = energi kinetik akhir (Joule)

E. Daya

Daya adalah energi yang digunakan tiap satuan waktu. Secara matematis daya dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :



dengan :

P = daya (watt)
W = energi yang digunakan (Joule)
t = waktu penggunaan (sekon)

Efisiensi Mesin



dengan :

𝜼 = efisiensi mesin
Pout = daya keluaran (watt)
Pin = daya masukkan (watt)

Berlangganan update artikel terbaru via email: