Energi 5 - Daya

Daya

Note : Read first Energi 4 - Hubungan Usaha-Energi!!!

Topik terakhir dari keseluruhan bab ini, daya.

Daya itu pengertian mudahnya, seberapa besar usaha yang dilakukan tiap detiknya. Atau karena usaha = perubahan energi, bisa juga dibilang daya adalah seberapa besar perubahan energi tiap detiknya.

Daya dalam b.inggris disebut dengan istilah POWER(tenaga), maka dari itu simbol daya adalah P.

Orang yang dianggap sebagai pengguna istilah "daya" pertama kali adalah, seorang fisikawan penemu mesin uap. Mesin uap yg diciptakannya ini memicu terjadinya Revolusi Industri Inggris loh... Dunia ga akan semaju sekarang tanpa orang ini, ga akan ada benda namanya laptop atau hape yg lagi kalian pegang sekarang :)
Namanya terkenal, pasti banyak yang tau wkwk

James Watt, penemu mesin uap

Pasti langsung kepikiran "ohhh pantesan satuan daya itu Watt" wkwk
Iya betul, satuan SI dari daya adalah : P = Usaha/waktu = F.S/t = N.m/t = J/t atau Joule per sekon yg sering disebut dengan istilah Watt.

Tapi ga cuma watt, jadi jaman si James Watt masih hidup, satuan internasional daya belum ada, karena emang istilah daya itu sendiri masih baru banget. Jadi dulu kalo ada misalkan orang pengen mesen mesinnya si James Watt, kan si Watt mesti tau dong seberapa kuat mesin yang diperlukan sama si pembeli, tapi pembelinya ga nerti daya itu apaan, akhirnya si Watt nanyanya bukan "berapa daya mesin yg dibutuhkan?" tapi malah gini "anda ingin mesin yang kekuatannya setara dengan berapa berat beban yg bisa dibawa oleh seekor kuda(jaman Inggris masih banyak kereta kuda) sejauh 1 meter?" Repot bgt kan wkwk :""

Gara-gara ini malah jadi ada satuannya wkwk, istilahnya Daya Kuda atau Horse Power disingkat HP.
Karena tenaga kuda beda-beda, jadi ga ada nilai tetap bua HP ini, tapi rata-rata sih konversinya gini :

1 HP = 745,7 Watt, sering dibulatkan menjadi :
1 HP = 746 Watt

Rumus dari daya udah langsung dapet dari pengertiannya tadi, usaha/waktu.

P = W/t
*ati2 nih suka ngablu, inget ya simbol W itu work = usaha, bukan Watt wkwk, sering ngaco nih disini

Nah kan W = F.S, jadi bisa juga :
P = F.S/t
Liat disitu ada S/t, S = perpindahan, t = waktu, S/t = perpindahan per waktu, masih inget kan perpindahan per waktu itu apa? Kecepatan atau v! Jadi S/t = v, maka :
P = F.S/t = F.v

P = F.v



(contoh soal menyusul....)

Buat yang udah baca dan paham isi artikel ini, tolong ilmunya bagi ke temen2 yg lain ya :)
#fisikasukber37

Hubungan Usaha-Energi

Hubungan Usaha-Energi

Note : Seperti biasa, kalo udah ngerti Energi 3 - Energi baru boleh baca artikel ini.

Udah berkali-kali diulang kalo energi itu bisa menghasilkan usaha, dan sebaliknya usaha itu bisa menghasilkan energi.

Di artikel energi juga udah dibahas kalo energi yg hilang itu berubah jadi usaha, energi yg hilang ini bisa kita hitung. Misalkan energi akhir 50 J, energi awal 20 J, nah 30 J yg hilang ini berubah jadi usaha. Berarti :
W = E akhir - E awal
W = 50 J - 20 J = 30 J

Tapi ga harus selalu E akhir - E awal, intinya cari selisihnya, jadi kalo E awal lebih gede ya E awal - E akhir. Supaya kita ga pusing-pusing sama tanda minusnya(kek yg diawal-awal, masalah minus di energi itu cuma arah aja).

Intinya :

W = ΣFcosθ . Δx = ΔEnergi

atau

W = ΔEnergi
*energinya harus sama ya jenisnya, misalkan awalnya Epg, ya akhirnya yg kita itung Epg juga, jadi cara nyari ΔEnergi nya harus dari jenis energi yg sama, jangan misalkan buat nyari ΔEnergi malah Ek - Epg ya-_-


*untuk pembuktian-pembuktian berikutnya kita gunakan rumus usaha sederhana (W = F.S) agar mudah menurunkan rumusnya

Pembuktian Hubungan Usaha-Energi Kinetik

Kan Ek salah satu energi, jadi W = ΔEnergi kinetik

Asalnya dari rumus GLBB, Vt^2 = Vo^2 + 2as (kalo lupa buka lagi Kinematika 5 - GLBB part 2).

Vt^2 = Vo^2 + 2as
pindahkan Vo^2 ke ruas kiri
Vt^2 - Vo^2 = 2as
kalikan kedua ruas dengan massa(m)
mVt^2 - mVo^2 = 2mas
bagi kedua ruas dengan 2
1/2.mVt^2 - 1/2.mVo^2 = mas
m.a adalah F, ingat hk Newton 2 F = ma, maka :
1/2.mVt^2 - 1/2.mVo^2 = F.s
F.s adalah usaha atau W, maka :
W = 1/2.mVt^2 - 1/2mVo^2

Vt adalah kecepatan akhir, sehingga 1/2.m.Vt^2 adalah Ek akhir
Vo adalah kecepatan awal, sehingga 1/2.m.Vo^2 adalah Ek awal

artinya 1/2.mVt^2 - 1/2mVo^2 adalah = Ek akhir - Ek awal = selisih EK atau = ΔEnergi kinetik

Maka terbukti kalau :

W = ΔEnergi kinetik

Pembuktian Hubungan Usaha-Energi Potensial Gravitasi

Epg juga adalah energi, maka W = ΔEnergi potensial gravitasi

Misalkan benda ketinggian awalnya h1, diangkat sampe ketinggiannya jadi h2. 
Berarti perpindahan benda = h2-h1
Gaya minimum buat mengangkat benda ini adalah sebesar berat benda, atau = m.g, maka :
F = m.g
Usaha yg telah dilakukan :
W = F.S = m.g.(h2-h1) = m.g.h2 - m.g.h1

m.g.h2 adalah besar Epg pada ketinggian kedua(posisi akhir) -> Epg akhir
m.g.h1 adalah besar Epg pada ketinggian pertama(posisi awal) -> Epg awal

artinya m.g.h2 - m.g.h1 adalah = Epg akhir - Epg awal = selisih Epg atau = ΔEnergi potensial gravitasi

Maka terbukti juga kalau :

W = ΔEnergi potensial gravitasi

Pembuktian Hubungan Usaha-Energi Potensial Pegas

Epp energi juga, maka W = ΔEnergi potensial pegas

Biasa kalo pegas di usaha & energi emang agak ribet wkwk, mesti pake integral karena gayanya ga konstan, berubah terus sepanjang perubahan x nya.

Misalnya benda di pegas yg dalam keadaan setimbang berada pada x1, didorong sehingga pegas sekarang berada pada x2. 
Berarti besar perpindahan benda = x2-x1.
Gaya yg bekerja pada benda ini cuma ada gaya pegas aja, F pegas = kx, maka :
W = ∫F(x) dx = ∫k(x2-x1) dx = ∫kx2 - kx1 dx
W = 1/2.k.x2^2 - 1/2.k.x1^2

1/2.k.x2^2 adalah Epp di x2(posisi akhir) -> Epp akhir
1/2.k.x1^2 adalah Epp di x1(posisi awal) -> Epp awal

artinya 1/2.k.x2^2 - 1/2.k.x1^2 = Epp akhir - Epp awal = selisih Epp atau = ΔEnergi potensial pegas

Terbuktilah :

W = ΔEnergi potensial pegas


Dari tiga diatas, pokoknya inti dari segala intinya itu Usaha = Perubahan energi, terserah mau energinya apa aja yang penting konstan(kalo awalnya Ek akhirnya ya Ek juga, kalo awalnya Epg ya akhirnya Epg juga, dll), yg penting kalo ngerjain soal, pake aja jenis energi yg paling mudah digunakan untuk kasus dalam soal tersebut, jan cari ribet wkwk

Contoh Soal Hubungan Usaha-Energi

1. Berapa usaha minimum yg dibutuhkan untuk menaikan balok bermassa 5kg dari dasar bukit ke puncak bukit setinggi 24m? (anggap bukit licin)


Jawab : W = ΔEnergi

Di soal ini jelas energi yg bakal kita pake adalah Epg.
W = ΔEpg = Epg akhir - Epg awal = mgh2 - mgh1 = 5.10.24 - 5.10.0 = 1200 J - 0 J = 1200 J

2. Sebuah balok dilepaskan dari puncak lintasan seperempat lingkaran(licin) dengan jari-jari R seperti pada gambar. Di ujung lintasan seperempat lingkaran terdapat jalanan yg kasar dengan koefisien gesek μ = 0.5
Jika benda kemudian melaju di sepanjang lintasan kasar sampai berhasil menempuh jarak sejauh 3m(dari A ke B) dan kemudian diam di titik B, berapakah nilai dari R atau jari-jari lintasan tersebut?



Jawab :

Waktu balok diatas, benda punya Epg sebesar = m.g.R (karena h disini adalah R atau jari-jarinya) tetapi Eknya 0 karena benda diam.
Saat dibawah(tetapi belum memasuki lintasan kasar), benda bergerak dan memiliki Ek, besar Ek ini bisa kita cari dengan Hk Kekekalan Energi. Tetapi Epgnya 0 karena sudah berada di dasar.

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
mgR + 0 = 0 + Ek2

Maka Ek sewaktu balok sampai dibawah adalah = mgR

Kemudian gunakan  W = ΔEnergi
W disini adalah usaha atau F.S. Sewaktu balok melintasi bagian yg kasar, otomatis energi kinetiknya sedikit demi sedikit berkurang(berubah menjadi usaha) dan lama-lama diam.
Gaya pada lintasan kasar ini hanyalah 1, yaitu gaya gesek. Namun gaya ini bernilai negatif karena melawan arah gerak benda. Gaya gesek = -μ.m.g = -0.5 . m . g
S atau perpindahan pada soal ini adalah jelas 3 meter seperti yg tertera pada gambar.
W = F.S = -0.5mg.3 = -1.5mg

Untuk ΔEnergi nya kita gunakan energi kinetik

ΔEk = Ek akhir - Ek awal
Ek akhir adalah 0 karena benda diam
Ek awal adalah yg telah kita temukan tadi, Ek waktu balok  ketika sampai dibawah, yaitu mgR

ΔEk = 0 - mgR = - mgR

W = ΔEnergi
-1.5mg = -mgR 
R = 1.5 meter











Buat yang udah baca dan paham isi artikel ini, tolong ilmunya bagi ke temen2 yg lain ya :)
#fisikasukber37

Energi

Energi

Note : Pahami dulu artikel Energi 2 - Usaha sebelum mulai baca artikel ini. Jangan stress duluan ya liat isi artikel ini banyak banget, wajar banyak soalnya di satu artikel ini gua langsung bahas 3 energi(kinetik, potensial, & potensial pegas).


Energi adalah kemampuan melakukan kerja. Kerja disini maksudnya WORK atau USAHA, jadi energi adalah segala sesuatu yg dapat menimbulkan usaha. Usaha sendiri adalah gaya yg menyebabkan perpindahan, jadi bisa dibilang kalo energi adalah segala sesuatu yg akan menghasilkan gaya dan dapat memindahkan benda(ini hanyalah definisi umum dan mudahnya, dalam praktik sesungguhnya dan dalam kajian energi yg lebih rumit, jelas kalau definisi ini kurang tepat, tapi gapapalah buat belajar di sekolah doang mah wkwk).

Energi ada banyak macamnya; mulai dari energi bunyi, energi panas, energi cahaya, energi kimia, energi kinetik, energi potensial, energi potensial pegas, energi listrik, dan lain-lain. Namun pada bab ini, fokus kita hanyalah pada energi kinetik, energi potensial, dan energi potensial pegas.

Kebanyakan dari ini udah kita pelajarin di SMP sih, cuma agak lebih diperdalam aja, mari disimak~

1. Energi Kinetik

Kata kinetik berasal dari bahasa Yunani yaitu "kinektikos" yg artinya gerak. Jadi energi kinetik adalah energi yg dimiliki oleh benda bergerak. Istilah energi kinetik sendiri pertama kali dikemukakan oleh Lord Kelvin.

Semua benda bergerak memiliki energi kinetik.




 Telah kita ketahui kalau W = F.S (kita ambil versi sederhana dari rumus usaha agar mudah menurunkannya). Kita juga tau kalau energi dapat menimbulkan usaha, yg artinya berlaku kebalikan atau usaha dapat menghasilkan energi.

Misalkan benda awalnya diam, lalu diberi usaha, maka :

W = F.S = benda bergerak= energi kinetik

Kita simpulkan kalau (1) energi kinetik = F.S

Dari rumus GLBB yg telah kita pelajari, kita tau S = Vo.t + 1/2at^2 (baca lagi Kinematika 5 - GLBB part 2 jika lupa). Dalam kasus ini, benda awalnya diam yg artinya Vo = 0m/s sehingga :
(2) S = 1/2at^2

Dari rumus GLBB lainnya telah kita ketahui kalau Vt = Vo + at, dengan nilai Vo = 0m/s karena alasan yg sama, yaitu benda awalnya diam. maka :
Vt = at, dengan Vt disini maksudnya kecepatan benda setelah diberi usaha, kita cukup tuliskan dengan simbol v
(3) v = at

Ingat hk. 2 Newton yaitu (4) F = m.a

Masukan persamaan (3) pada persamaan (2) :

S = 1/2at^2 = 1/2.a.t.t, sedangkan v = at maka :
(5) S = 1/2.v.t

 Masukan persamaan (4) menggantikan F pada persamaan (1), dan masukan persamaan (5) menggantikan S pada persamaan (1) maka :

energi kinetik = F.S = m.a . 1/2vt = 1/2 . m .v .at

Tadi udah tau kalo v = at dari persamaan (3), berarti persamaan diatas jadi :

energi kinetik = 1/2.m.v.a.t = 1/2.m.v.v = 1/2.m.v^2

Energi Kinetik = 1/2 .m.v^2

Itulah asal muasal rumus energi kinetik yg kita pelajarin selama ini~

2. Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial sebenernya kurang tepat dalam penamaan, karena energi potensial pegas juga salah satu energi potensial, cuma pendidikan di Indonesia entah kenapa yg disebut energi potensial itu maksudnya energi potensial yg disebabkan oleh gravitasi.

Istilah energi potensial pertama kali dikemukakan oleh pak William J.M. Rankine.

Semua benda yg punya ketinggian pasti punya energi potensial.

William J.M. Rankine

Energi potensial bisa dibilang bukan energi yg sesungguhnya. Maksud gua, energi potensial itu bukan bener-bener energi kayak energi kinetik, tapi energi potensial itu hanya istilah buat suatu keadaan benda dimana benda itu "berpotensi" menghasilkan energi. Yaa analoginya kayak batere deh, walaupun dia punya energi, tapi selama ga dipake, ya dia diem aja kan, ga ngapa-ngapain. Nah sama kayak energi potensial, dia diem, tapi menyimpan potensi untuk menghasilkan energi, nyimpen energi lah istilahnya.


Sama kayak tadi, kita tau kalo usaha menimbulkan energi, termasuk energi potensial. Jadi kita bisa tulis :

(1) W = F.S = energi potensial

Energi potensial dimiliki benda yg mempunyai ketinggian(h).

Misalkan benda awalnya di tanah terus diangkat keatas dengan gaya F sejauh h, berarti energi potensial benda = F.S

Tapi dalam kasus ini, S atau perpindahan benda adalah ketinggian dia atau h(dari dasar tanah diangkat sejauh h, berarti perpindahan(S)nya ya h). Maka :
(2) S = h

Terus gaya F minimum yg dibutuhkan buat ngangkat bendanya ya sesuai sama berat bendanya. Misalkan karung beras beratnya 10kg, buat ngangkat benda itu ya minimal kita ngeluarin gaya sebesar berat karung berasnya, kalo engga ga akan keangkat wkwk. Nah berat benda kan m.g, jadinya
(3) F = berat benda = m.g

masukin deh persamaan (2) ke persamaan (1) buat gantiin Snya, masukin persamaan (3) ke persamaan (1) buat gantiin Fnya, jadi :

energi potensial = F.S = m.g.h

Energi Potensial Gravitasi = m.g.h

Masalahnya, rumus diatas punya kelemahan, disitu ada g yg nilainya ga konstan. Inget kan kalo g itu medan gravitasi dan nilainya = GM/r^2 ? Nah padahal r^2 disitu nilainya ga tetapkan, tergantung tinggi bendanya. Emangsih nilainya ga gede-gede amat jd masih oke aja dibuletin juga. Tapi kalo bendanya udah di ruang angkasa gimana? Yakali masih pake mgh buat nyari energi potensialnya wkwk, g di ruang angkasa kan hampir 0, udah kecil bangeeet. Jadi kita pake cara lain....

Kan tadi udah tau kalo F pada benda yg punya energi potensial itu = beratnya = mg. Tapi g kan ga konstan, gaya berat itu sebenernya gaya tarik bumi kan? Jadi kita pake F = GMm/r^2.

r disitu = jarak dari pusat bumi ke benda. Nah tadi energi potensial = F.S, S nya sekarang adalah tinggi benda sama kayak h tadi, tapi h kan tinggi benda diukur dari permukaan bumi, karena skrng tingginya udah tinggi banget, jadi udh gabisa pake h lagi, kita harus pake tingginya itu diukur dari pusat bumi ke bendanya. Diawal paragraf udh dibilang kalo r = jarak dari pusat bumi ke benda, jadi tinggi benda atau S disini = r.

Jadi :
energi potensial = F.S = GMm/r^2 . r = GMm/r

Energi Potensial Gravitasi untuk benda yang sangat jauh dari permukaan bumi = GMm/r
*jauh disini kisaran >10km diatas permukaan bumi

Gausah terlalu hiraukan tanda minus(-) kayak yg ada di buku2, itu cuma masalah asumsi aja....


Nah keliatankan bedanya? Benda makin jauh dari bumi energi potensialnya pasti makin tinggi. Tapi lama kelamaan kalo udah terlalu jauh, mungkin emang h nambah terus, cuma karena udh kejauhan jadi g nya malah berkurang, g jauh lebih banyak ngurang daripada nambahnya h jadi otomatis energi potensialnya kalo udh terlalu tinggi malah ngurang.

Singkatnya, kalo masih wajar tingginya(masih pake mgh), makin jauh dari permukaan bumi, energi potensialnya makin nambah. Kalo tingginya udah ga wajar, misal di ruang angkasa, makin tinggi/jauh dari permukaan bumi, energi potensialnya malah ngurang. Nah ini sebenernya alasan kenapa di buku-buku rumus GMm/r^2 di depannya dikasih tanda minus(-), karena dia makin tinggi malah makin kecil/ngurang ga kayak mgh.

3. Energi Potensial Pegas

Supaya singkat, energi potensial pegas bakal gua sebut energi pegas aja mulai dari sini.

Kalo udah ngomongin pegas, gabakal jauh-jauh dari orang ini. Sepertinya ilmuwan yg satu ini sangat menyukai pegas wkwk, pokoknya semua hukum-hukum seputar pegas dari dia semua dah wkwk

Robert Hooke

Ini penurunan rumus yg paling rumit, tapi jangan kabur, tetep baca dulu wkwk

Usaha menghasilkan energi, maka jelas yg satu ini juga, usaha menghasilkan energi pegas.
W = energi pegas = F.S

Yang jadi masalah, F pada energi pegas jelas gaya pegas. Nah gaya pegas itu kan rumusnya F = -kx (ga akan dibahas lebih lanjut soal gaya pegas, karena di kelas x udah dan nanti jadi melenceng kemana-mana wkwk). x itukan = S(maksudnya sama, perpindahan), jadi gaya pegasnya bakal berubah-ubah terus besarnya sesuai sama x/S nya, singkatnya gaya pegasnya jadi ga konstan.

Karena ga konstan, kita gabisa lagi pake energi pegas = F.S, soalnya F.S cuma kalo Fnya konstan, atau perubahannya teratur. Kalo kita buat grafik gaya pegas terhadap perpindahannya(ohya perpindahan(S) pada gaya dan energi pegas ini disebut juga "simpangan"(x), jadi kalo ada kata2 "disimpangkan sejauh 2cm" maksudnya ditarik/dipindahin sejauh 2cm) pasti bentuk grafiknya kurva-kurva.

Jadiii, disini kita harus pake cara mencari usaha yg kedua, yaitu dengan integral~

W = energi pegas = ∫ F(x) dx

F atau gaya disini adalah gaya pegas = -kΔx, kita ubah jadi :

energi pegas = ∫ -kx dx = -k.1/2.x^2
atau bisa ditulis :
energi pegas = -1/2.k.x^2

sama kayak tadi, gausah pusing2 lah sama tanda minus(-)nya, itu cuma masalah arah aja, intinya :

Energi Pegas = 1/2 .k.x^2
  

Hukum Kekekalan Energi

Dari SD kita udah belajar soal hukum yg satu ini. Adalah bahwa energi tak dapat dimusnahkan, tak dapat diciptakan, tak dapat dilihat, tetapi hanya dapat dirasakan dan diubah bentuknya.

Contoh siklus energi : energi kimia di matahari berupa reaksi fisi dan fusi yg terjadi terus menerus berubah bentuk jadi energi cahaya. Cahaya matahari sampe di bumi, diserap tumbuhan. Energi cahaya ini lalu diubah jadi energi panas dan membantu pembentukan ATP(balik jadi energi kimia lagi). ATP ini kemudian dihidrolisis jadi ADP + P dimana dalam proses hidrolisis ini akan dihasilkan energi panas dan panas ini dipake tumbuhan buat menjalankan aktivitasnya(bergerak, energi kinetik). Dengan bantuan energi panas ini, tumbuhan menyerap zat hara(energi kimia) di tanah terus akhirnya tumbuhan menyimpan cadangan makanan entah berupa buah atau akar atau daun atau apapun. Nah cadangan makanan ini kita makan, dalam proses pembakaran energi kimia dari makanan ini dirubah jadi energi gerak(energi kinetik). Tanaman yg kita konsumsi misalkan mati, dia terurai, dan balik lagi jadi zat hara(energi kimia). Kita bergerak misalkan ngayuh sepeda ke atas gunung, energi kinetik kita berubah jadi energi potensial. Kita teriak-teriak pas udah sampe diatas gunung, energi kinetik di pita suara berubah jadi energi bunyi. Dan seterusnya ga akan pernah abis.....
*buat para dewa dewi bio, maap kalo salah2 dibagian bionya, intinya sih cuma mau ngasih contoh kalo energi itu kekal wkwk

Soal kekekalan energi ini mungkin bakal kita bahas lebih dalam di bab smt 2 fisika nanti, Thermodinamika. Sebenernya, hukum kekekalan energi itu adalah hukum pertama Thermodinamika.

Intinya ya sesimpel definisinya, energi dimanapun selalu sama jumlahnya, ga akan pernah berkurang totalnya.
Jangan lupa juga kalo usaha itu salah satu bentuk hasil dari energi, jadi misalkan ada energi yg berkurang, energi yg berkurang itu pasti berubah jadi usaha.

Hukum Kekekalan Energi :
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
*Ep disini bisa energi potensial gravitasi atau energi potensial pegas, atau energi-energi potensial lainnya
**Ini cuma berlaku kalo tidak terjadi usaha, karena kalo ada usaha otomatis ada energi yg berkurang(berubah jadi usaha)

Soal-soal seputar energi hampir 95% selalu penyelesaiannya menggunakan hukum kekekalan energi ini.

Contoh Soal Energi

1. Sebuah balok bermassa meluncur dari puncak bukit tanpa kecepatan awal dengan ketinggian bukitnya 5m. Berapakah kecepatan balok ketika meninggalkan dasar bukit? (anggap bukit licin)

 

 Jawab : Hk kekekalan Energi -> E awal = E akhir
Energi total waktu balok masih di puncak hanyalah Epg, balok belum memiliki Ek karena masih diam(tanpa kecepatan awal). Jadi E awal = mgh = 5.10.5 = 250 J.
Energi balok sewaktu tiba di dasar bukit hanyalah Ek, karena ketinggian atau h nya = 0 ketika balok berada di dasar bukit. Jadi E akhir = 1/2mv^2 = 1/2.5.v^2 = 2.5 v^2 J

E awal = E akhir
250 J = 2.5 v^2 J
100 = v^2
v = 10 m/s

2. Sebuah benda bermassa 2kg jatuh bebas dari ketinggian h1 = 25m dari permukaan tanah. Berapakah energi kinetik benda ketika benda berada di ketinggian h2 = 5m dari permukaan tanah? *abaikan tulisan v1 pada gambar



 Jawab : Hk kekekalan energi -> E awal = E akhir

Energi awal benda hanyalah Epg, benda tidak punya Ek karena awalnya diam(jatuh bebas). E awal = mgh1 = 2.10.25 = 500 J.
Energi akhir benda adalah Epg + Ek karena benda masih punya ketinggian tetapi dia juga mempunyai kecepatan. E akhir = mgh2 + Ek = 2.10.5 + Ek = 100 J + Ek

E awal = E akhir
500 J = 100 J +Ek
500 J - 100 J = Ek
Ek = 400 J

3. Sebuah roller coaster memiliki lintasan berbentuk melingkar seperti pada gambar. Panjang jari-jari(R) lintasan lingkarannya adalah 2 meter. Berapakah tinggi(h) stasiun peluncuran awal roller coaster minimal yg dibutuhkan agar pengguna roller coaster dapat selamat melewati lintasan? (baca dan pahami, termasuk soal cukup sulit dan kemungkinan soal ini keluar di ulangan pak Ali tinggi)



Jawab : E awal = E akhir
Energi awal benda adalah saat benda berada di stasiun peluncuran awal, roller coaster tersebut hanya memiliki Epg karena belum mulai bergerak. E awal = Epg = mgh = m.10.h = 10.m.h (besar massa roller coaster dan ketinggian h tidak diberikan sehingga kita gunakan simbol m(massa, bukan meter) terlebih dahulu disini dan untuk seterusnya sampai kita dapatkan jawabannya).

Energi akhir benda, kita ambil di titik saat roller coaster tepat berada di atas/di puncak lintasan melingkar. Dalam keadaan ini, roller coaster memiliki Epg karena punya ketinggian sebesar H = 2R = 4 meter, sekaligus memiliki Ek juga karena bergerak yaitu sebesar 1/2.m.v^2.
E akhir = mg2R + 1/2.m.v^2 = m.10.4 + 1/2.m.v^2 = 40.m + 1/2.m.v^2

Berapa nilai v^2? Kita gunakan hukum Newton 2 untuk mencarinya.
ΣF = m.a
Karena roller coaster mengalami gerak melingkar saat melalui lintasan melingkar, maka a atau percepatan disini adalah percepatan sentripetal yaitu as = v^2/R (baca lagi Kinematika 7 - Gerak Melingkar kalo lupa).
maka :
ΣF = m.v^2/R = m.v^2/2
Lihat roller coaster waktu berada di puncak lintasan melingkar hanya diperngaruhi oleh 1 gaya yaitu gaya berat atau mg, maka ΣF nya = m.g
maka :
m.g = m.v^2/R
g = v^2/R
v^2 = gR
kita telah dapat nilai dari v^2, masukan nilai ini ke persamaan hk kekekalan energi bagian energi akhir yg tadi
E akhir = 40.m + 1/2.m.v^2 = 40.m + 1/2.m.gR = 40.m + 1/2.m.10.2 = 40.m + 10.m = 50.m

E awal = E akhir
10.m.h = 50.m
10.h = 50
h = 5 meter

4. Sebuah pegas diletakkan sebagai sasaran tembak. Apabila gaya sebesar 100 N mendorong pegas tersebut, maka pegas akan terdorong sejauh 1m. Kemudian sebuah peluru bermassa 1kg ditembakkan kearah sebuah pegas. Pegas terdorong sejauh 10cm. Berapakah kecepatan peluru sebelum menabrak pegas dan mendorongnya? (baca dan pahami, termasuk soal cukup sulit dan kemungkinan soal ini keluar di ulangan pak Ali tinggi)

 

Jawab : E awal = E akhir

Energi awal peluru adalah energi kinetik, karena peluru awalnya memiliki kecepatan.
E awal = 1/2mv^2 = 1/2.1.v^2 = 1/2.v^2

Enegi akhir peluru adalah energi pegas, seluruh energi kinetiknya diubah kedalam bentuk energi pegas(Epp). Setelah peluru menumbuk pegas, lama-lama kecepatannya berkurang dan akhirnya diam. Artinya E akhir sudah tidak mengandung Ek karena benda di akhir diam.
E akhir = 1/2.k.x^2 = 1/2.k.(0.1)^2 *x harus dalam meter

Tetapi pada soal tidak diberikan nilai k, meski begitu pada awal soal kita diberi informasi tambahan yaitu
"Apabila gaya sebesar 100 N mendorong pegas tersebut, maka pegas akan terdorong sejauh 1m". Dengan ini kita dapat mencari nilai dari k dengan hukum Hooke.
F = kx
100 N = k.1m
k = 100 N/m
Udah dapat nilai k nya, masukin deh ke E akhir tadi~

E akhir = 1/2.k.x^2 = 1/2.100N/m.(0.1)^2 = 1/2 J
maka :

E awal = E akhir
1/2.v^2 J = 1/2 J
v^2 = 1
v = 1 m/s

5. Sebuah balok bermassa 2kg diletakkan diatas puncak bidang miring yg memiliki kemiringan 30 derajat. Pada dasar bidang miring dipasang sebuah pegas. Jarak dari puncak bidang miring sampai ke pegas adalah 4 meter. Balok kemudian dibiarkan meluncur menuruni bidang miring tanpa kecepatan awal dan ketika sampai dibawah menekan pegasnya. Jika konstanta pegas tersebut 20 N/m, maka berapa panjangkah pegas akan terdorong? (baca dan pahami, termasuk soal cukup sulit dan kemungkinan soal ini keluar di ulangan pak Ali tinggi)




Jawab : E awal = E akhir

Energi balok ketika masih di puncak hanyalah Epg, tidak bergerak artinya tak memiliki Ek.
Energi awal = Epg = m.g.h = 2.10.h

Di soal tidak diberitahu berapakah ketinggian balok berada dari pegas. Untuk mencari tingginya kita bisa gunakan persamaan trigonometri.
sin = de/mi
sin30 = 1/2 = tinggi/jarak balok-pegas = h/4m
1/2 = h/4m
h = 4m . 1/2 = 2 meter

Jadi :
Energi awal = Epg = m.g.h = 2.10.2 = 40 J

Energi akhir adalah ketika balok mendorong pegas. Seluruh Epg balok diubah menjadi Epp. Balok tak mempunyai Ek karena setelah balok mendorong pegas, kecepatannya berkurang dan lama-lama diam(terbenam di pegas).
Energi akhir = Epp = 1/2.k.x^2 = 1/2.20.x^2 = 10.x^2 J

E awal = E akhir
40 J = 10.x^2 J
x^2 = 40/10 = 4 meter
x = 2 meter


Kerjain soal lain juga yaa~ Terutama yg di buku cetak kurkul 13 Marthen wkwk, keliatannya pa Ali banyak ngambil soal dari situ deh, mungkin karena soal-soal disitu butuh analisis dan lebih sulit dr yg di buku mandiri sampul biru.


Buat yang udah baca dan paham isi artikel ini, tolong ilmunya bagi ke temen2 yg lain ya :)
#fisikasukber37

Usaha

Usaha

Note : Akan agak sulit belajar Energi kalo belum paham kinematika dasar(GLBB terutama) dan ketiga hukum Newton, jadi disarankan sudah menguasai kedua topik diatas sebelum mempelajari energi. Dan jangan lupa kalkulus! Pada bab energi ini lagi-lagi kita ketemu yg namanya kalkulus, cepat atau lambat di bab-bab fisika berikutnya kita bakal ketemu sama kalkulus-kalkulus lainnya.

Usaha dalam b.indo berasal dari kata Work, makanya simbol usaha W.

Arti usaha yg sesederhana mungkin, usaha adalah ukuran seberapa besar gaya bekerja pada benda yang dapat memindahkan benda tersebut, atau bisa juga usaha adalah besar perubahan energi

Di SMP kita udah belajar kalo rumus usaha yaitu W = F.S, rumus ini didapat dari pengertian dasarnya tadi kalo usaha = gaya . perpindahan

Satuan Usaha bisa kita liat dari rumusnya, F.S, F satuannya Newton(N) dan S satuannya meter(m) jadi usaha = Newton . meter = Nm
Nah satuan Newtonmeter(Nm) ini kita sebut dengan istilah Joule(J).
Selain joule, ada 2 satuan lain yaitu kalori(kal) sama erg(dari kata ergon yg artinya usaha), erg ini sebetulnya cuma versi CGS(sentimeter,gram,sekon) dari Joule. Dua satuan ini jarang dipake. Konversinya sbg berikut :

1 J = 0.24 kal
1 kal = 4.2 J
1 J = 10^7 erg
1 erg = 10^-7 J

Satuan energi juga Joule, sebenernya siapa sih Joule ini? Yak bab 3 fisika kita kali ini berasal dari temuan-temuan dan pengamatan pak James Prescott Joule. Dia adalah ilmuwan yg bisa dibilang pengemuka pertama istilah energi dan hukum-hukumnya. Ini nih mukanya pak Joule wkwk...
 



Nah di SMA ini usaha jadi lebih detail, ga sekedar F.S lagi. Sama aja kayak mapel2 lain, sebenernya beberapa ngulang materi SMP cuma jadi lebih detil.

Untuk menghitung usaha pada benda, gaya yg kita hitung itu harus gaya total yg bekerja pada benda atau ΣF benda.
Jadi kita ubah W = F.S supaya lebih jelas & detil jadi :
W = ΣF . S

S disini kan perpindahan, supaya ga sama kayak perpindahan di GLBB dan lebih jelas, kita ubah S ini pake istilah Δx
W = ΣF . Δx

Ini pun masih ada yg kurang, usaha itu kita hitung dengan cara mengalikan gaya yg bekerja dengan perpindahannya, tetapi gayanya harus sejajar dengan perpindahannya, karena kalo ga sejajar, ga semua gaya terpakai buat mindahin benda. Misalkan kita dorong meja tangannya ga sejajar sama ujung meja, otomatis dorongan kita ga sepenuhnya dipake buat mindahin meja, tapi ada sebagian gaya yg ngedorong mejanya kebawah dan ga menghasilkan perpindahan karena mejanya mentok sama lantai.

Jadi supaya gaya F selalu sejajar dgn perpindahannya(Δx), gaya F ini selalu kita kalikan cosθ, dimana θ adalah sudut yg terbentuk antara gaya F dengan perpindahannya. Kok harus dikali cosθ? Kita kalikan dengan cosθ agar gaya F selalu terproyeksi sejajar dengan arah perpindahan benda(kalo bingung inget-inget ilmu trigonometrinya, atau baca Kinematika 6 - Gerak Parabola bagian kenapa Vo dikali cos supaya bisa diproyeksiin ke sumbu x).

gambar 1.1

Kita ubah lagi rumus tadi jadi :

W = ΣFcosθ . Δx

Loh terus gimana kalo gayanya udah sejajar sama perpindahannya? Berarti sudut antara gaya dan perpindahannya = 0 derajat, dan cos0 = 1, jadi kalo udah sejajar W = ΣF.1 . Δx = ΣF . Δx
Makanya pas SMP kita cuma tau W = F.S karena di SMP belom belajar trigonometri kan, jadi soal yg keluar juga sengaja dibuat gayanya selalu sejajar sama perpindahannya.

Pada usaha, bisa kita gambar grafiknya juga nih antara hubungan gaya dengan perpindahan, sama kayak dulu di kinematika kita buat grafik hubungan kecepatan dengan waktu misalkan.

Berikut grafik Usaha(perbandingan gaya terhadap perpindahan) dimana gayanya(F) konstan(gambar 1.2) :

gambar 1.2

Terlihat kalau luas dari grafik perbandingan gaya dengan perpindahan adalah Usaha(W).

Coba kita simak beberapa grafik lagi :

gambar 1.3

Pada gambar diatas(gambar 1.3) terlihat kalau gaya yg bekerja pada benda awalnya konstan sebesar 5 N. Tetapi pada saat benda sudah berpindah sejauh 5 meter, gaya yg bekerja sedikit demi sedikit berkurang seperti ditunjukan pada grafik, sampai akhirnya setelah benda berpindah sejauh 10 meter, tidak ada lagi gaya yg bekerja pada benda atau F = 0.

Apabila kita ingin menghitung total usaha yg dilakukan si pemberi gaya dari awal benda belum bergerak sampai menempuh 10 meter, kita tinggal menghitung total luas grafik yg terbentuk(persegi merah + segitiga hijau)
W = luas grafik = luas persegi merah + luas segitiga hijau = 5.5 + 5.5/2 = 25 + 12.5 = 37.5 J

Jika ingin menghitung total usaha si pemberi gaya dari awal sampai benda menempuh 7 meter, lagi-lagi sama, kita hanya perlu menghitung luas yg terbentuk saja. Dari 5 meter sampai 7 meter, bentuknya adalah trapesium.
W dari 0 sampai 7 = luas grafik = luas persegi merah + luas trapesium hijau = 5.5 + (3+5).2.1/2 = 25 + 8
= 33 J

Bagaimana kalau perubahan gayanya tidak beraturan dan menghasilkan grafik seperti berikut :

gambar 1.4

Nah gimana kalo kita mau itung total usaha si pemberi gaya? Sama, kita tinggal itung luasnya, tapi bentuknya aneh gitu gimana mau itung luasnya?..... Wkwk inget sesuatu? Integral? Ya kita bisa pake integral buat nyari luasnya(baca set Kalkulus kalo lupa).

Dengan kata lain, usaha bisa dinyatakan dalam integral, dapat ditulis sebagai berikut :


*mengintegralkan gaya terhadap x yg sangat kecil dari x = x1 sampai x = x2

Mudah kan?

Contoh Soal Usaha

1. Sebuah benda bermassa 5kg diangkat setinggi 1 meter dari atas permukaan tanah oleh Newton. Newton terus memegang benda ini(sehingga benda diam diposisi yang sama) selama 5 detik. Berapakah usaha yg dilakukan oleh Newton selama 5 detik ia menahan benda tersebut?

Jawab : Soal ini mudah kalo kita paham konsep dari usaha. Karena usaha adalah besar gaya yg memindahkan benda, sedangkan saat Newton menahan benda, benda tersebut tidak mengalami perpindahan, artinya Newton juga tidak melakukan usaha atau usahanya = 0 J

2. Seorang pesepeda melakukan uji lintasan balap sebelum memulai balapannya. Ia mengayuh sepedanya sampai menghasilkan percepatan rata-rata sebesar 20m/s^2. Apabila dalam waktu 1 jam ia berhasil menempuh 1 lap(1 putaran), berapakah usaha total yg ia lakukan dari awal start sampai setelah berhasil menempuh 1 putaran?

Jawab : Soal diatas juga merupakan jebakan. Ingat sekali lagi kalau usaha = besar gaya yg memindahkan benda. Karena dalam hal ini sepeda melakukan 1 kali putaran, yg artinya sepeda kembali ke titik asal, maka perpindahannya = 0 (perpindahan beda sama jarak, baca lagi Kinematika 1 - Gerak Benda kalo belum bisa bedain perpindahan sama jarak). Jadi usaha total si pesepeda adalah 0 J


3. Sebuah balok bermassa 2kg didorong dari dasar sebuah bidang miring dengan gaya sebesar 50N. Tinggi bidang miring 3 meter(y) dan lebarnya 4 meter(x).





Berapakah usaha total yg dikeluarkan apabila balok sampai ke puncak bidang miring? (bidang miring licin dan biasakan untuk menggunakan g = 10m/s^2 apabila nilai g tidak diberikan dalam soal)

Jawab : Pertama kita gunakan Phytagoras untuk mendapatkan nilai dari perpindahan benda.



Kita dapatkan panjang dari dasar sampai puncak bidang miring yaitu 5 meter.
Kemudian hitung ΣFnya. Pada benda bekerja gaya sebesar 50N(f), tetapi benda mempunyai gaya berat yg arahnya berlawanan yaitu sebesar mg.sinθ (karena benda berada pada bidang miring, maka gaya beratnya harus kita proyeksikan yaitu dengan mengkalikannya dengan sinθ)



Dalam soal ini, kita tidak tahu berapa nilai θ, namun nilai sinθ dapat kita cari. Ingat kalau sinθ = depan/miring, tinggi bidang miring adalah 3m dan miringnya 5m, maka sinθ = 3/5.
Hitung nilai dari mg.sinθ! mg.sinθ = 2kg . 10m/s^2 . 3/5 = 12N.
Maka  ΣF = 50N - 12N = 38N
W = ΣFcosθ . Δx = 38N . 1 . 5m = 190 J
*nilai cosθ = 1 karena gaya sudah sejajar dengan perpindahan sehingga sudut yg terbentuk adalah 0 derajat dan nilai dari cos0 = 1

4. Sebuah balok bermassa 5kg dilepas dari puncak bidang miring dengan ketinggian 2 meter. (abaikan tulisan 2m/s^2 pada gambar)



Apabila sudut bidang miring adalah 30 derajat, dan bidang miring kasar dengan koefisien gesek(μ) = 0.1 akar3, maka berapakah usaha total yg dilakukan oleh balok sesampainya di dasar bidang miring?

Jawab : W = ΣFcosθ . Δx
 Nilai  Δx adalah jarak dari puncak bidang miring sampai ke dasar bidang miring. Ingat lagi kalau sin = depan/miring, pada soal diberikan θ = 30 maka : sin 30 = depan/miring = 1/2
tinggi bidang miring adalah 2 meter, maka depan = 2 meter
sin30 = 1/2 = depan/miring = 2/miring
1/2 = 2/miring
miring = 2.2 = 4 meter. Karena balok berpindah dari atas sampai bawah, artinya Δx = 4 meter.

Sekarang mari mencari nilai dari ΣF. Pada kasus ini, gaya yg bekerja pada benda adalah gaya berat kebawah yg menuruni bidang miring dengan besar mg.sinθ tetapi gaya ini tertahan oleh gaya gesek f(karena bidang miring tidak licin). Ingat cara mencari gaya gesek adalah μ.N
dan N atau normal benda pada bidang miring adalah mg.cosθ(kalo masih bingung masalah proyeksi proyeksi gaya harus dikali sin apa cos, agak ribet jelasinnya disini, bisa temuin gua langsung di sekolah, nanti gua jelasin langsung aja wkwk)
Maka :
ΣF = mg.sin30 - μmg.cos30 = 5.10.1/2 - 0.1.akar3. 5.10.1/2akar3 = 25N - 7.5N = 17.5N
total gaya pada benda sudah searah/sejajar dengan perpindahannya, maka sudut yg terbentuk = 0, dan cos0 = 1


W = ΣFcosθ . Δx = 17.5N . 1 . 4 m = 70 J

5. Perhatikan grafik berikut!




Grafik diatas menggambarkan gaya yg bekerja pada benda dan perpindahan yg dialami oleh benda. Berapakah usaha total yg dialami oleh benda setelah benda menempuh perpindahan sejauh 8m (awalnya benda berada pada 0 meter)?

Ingat kalau Usaha = luas grafik gaya terhadap perpindahan; atau

W = ∫ F(x) dx

Maka kita tinggal menghitung luas grafiknya saja dari x = 0 sampai x = 8 dengan geometri biasa. Disitu terlihat ada 3 bentuk, persegi panjang, segitiga 1, dan segitiga 2, jumlah luas ketiga bangun ini adalah usaha total.
*dari x = 6 sampai x = 7 tidak ada gaya yg bekerja atau F = 0N, maka otomatis nilai usahanya juga = 0 J

W = luas persegi panjang + luas segitiga 1 + luas segitiga 2 = 4.9 + 2.9.1/2 + 1.(-2).1/2 = 36 + 9 + (-1)
W = 44 J

6. Sebuah benda diberi gaya dengan persamaan F(x) = 8x - 3x^2 + 70 dengan F dalam Newton(N) dan x dalam meter(m). Berapa usaha total yg dialami benda jika benda berpindah sejauh 10 meter dari posisi awalnya?

Jawab : pada posisi awal benda x = 0m, posisi akhir benda x = 10m

W(x) = ∫ F(x) dx = ∫(8x - 3x^2 + 70) dx
W(x) = 4x^2 - x^3 + 70x

Masukan x = 10m dan x = 0m
Saat x = 10m maka :
W(10) = 4(10)^2 - (10)^3 + 7(10) = 400 - 1000 + 700 = 100 Nm = 100 J

Saat x = 0m maka :
W(0) = 4(0)^2 - (0)^3 + 7(0) = 0 Nm = 0 J

W total = Wakhir - Wawal = W(10) - W(0) = 100 J - 0 J = 100 J



Jangan cuma ngandelin latihan soal disini aja ya, 5 soal sangat sangat kurang wkwk, maaf gua gabisa pos banyak banyak lat soal, soalnya buat postingan satu soal dan pembahasannya jauh lebih lama daripada ngepos keseluruhan materi teorinya wkwk gatau kenapa, mungkin karena lama di mikirin bahasa yg mudah dipahami wkwk ._. jadi gabisa pos banyak ._.
Kalo nemu soal dan mau nanya, bisa pm gua atau komen aja diartikel ini, nanti pasti gua bales...

Semangat!!

Buat yang udah baca dan paham isi artikel ini, tolong ilmunya bagi ke temen2 yg lain ya :)
#fisikasukber37

Usaha, Energi, dan Daya

Usaha, Energi, dan Daya

Bab berikut yg akan kita pelajari adalah bab 3 Usaha & Energi (di kebanyakan buku begini), tapi gua bakal namain bab ini cukup dengan kata "energi" karena baik usaha maupun daya, semuanya seputar energi.

Energi adalah salah satu bab yg udah kita pelajarin dari SD kelas 3, waktu SD kita diajarin kalo energi adalah kemampuan melakukan kerja. Dari definisi umum ini bisa kita simpulin kalo yg namanya energi itu segala sesuatu yg bisa menghasilkan suatu kerja. Kerja disini maksudnya work dalam b.inggris atau yg lebih kita kenal dengan istilah "usaha".

Jadi intinya, energi dapat menyebabkan terjadinya usaha. Apasih maksud usaha itu sendiri?

Usaha itu inti gampangnya ukuran dari seberapa besar sebuah gaya dapat memindahkan benda dari satu tempat ke tempat lain.

Yg terakhir, daya itu ukuran seberapa besar terjadinya usaha perdetik.

Lebih detilnya bakal dibahas di tiap artikel tersendiri.

Di bab ini mungkin bakal memperjelas jawaban dari pertanyaan banyak orang, "kenapa fisika waktu SMP gampang, sekarang kok di SMA susah bgt?". Energi udh jelas2 kita pelajarin dari SMP, kenapa energi di SMA susah? Fisika waktu di SMP tiap soalnya cuma mengandung 1 permasalahan, misalkan cuma ditanya berapa kecepatan mobil kalo jarak tempuhnya segini dalam waktu segini, jelas mudah, tinggal gunakan v = s/t. Atau misalnya berapa energi kinetik sebuah benda bermassa 10kg dan memiliki kecepatan 5 m/s, ini mudah juga tinggal Ek = 1/2mv^2. Nah di SMA jadi susah karena tiap soalnya punya masalah lebih dari 1 dan cenderung kompleks, jadi udah gabisa pake cara "ah fisika tinggal apal rumus pasti bisa" lagi kayak pas SMP. Rumus emang harus dihapal biar bisa ngerjain cepet, tapi kalo ga ngerti korelasi antar rumus dan gunanya apa, pasti sulit karena soal2 fisika di SMA kebanyakan baru bisa dikerjain kalo kita paham hubungan antar rumus2, ga cuma pake 1 rumus doang, bisa 2-3 rumus digabungin baru bisa dapet jawabannya.

Ohya, artikel-artikel sebelumnya di blog ini lebih "concept oriented" karena katanya soal-soal pa Ali lebih ke soal-soal konsep...  Tapi kayaknya tetep kurang efektif wkwk, jadi buat bab Energi ini gua mau coba beralih ke "problem solving oriented" jadi di tiap artikel tetep ada konsep awalnya tapi bakal lebih banyak bahasan-bahasan soal-soalnya.

Sekedar motivasi : seseorang di smansa yg gua kenal, dari abis selesai UTS sampe artikel ini dibuat, dia udah ngerjain 104 soal fisika khusus bab Energi ini doang. Ingat! Jumlah latihan soal yg dikerjain berbanding lurus dgn nilai yg didapat, sudah berapa banyakkah soal yg anda kerjakan?

Semangat!!

Tips & Trik Mengerjakan Soal Fisika Saat Tes

Tips & Trik Mengerjakan Soal Fisika Saat Tes

Ada beberapa tips & trik nih yg menurut gua cukup membantu waktu ngerjain tes/ulangan fisika~

Mode Soal 1 : Hitungan

Soal hitungan biasanya jadi mayoritas di ulangan fisika, bisa lebih dari 50%, coba disimak ya :)

Supaya gampang, langsung aja nih gua kasih contoh 1 soal :

Sebuah mobil yg awalnya diam, digas dan bergerak lurus dengan percepatan 3m/s^2, berapakah jarak yg ditempuh mobil selama 10 detik?

Tahap 1 : Membaca Soal

Pas liat soalnya ada angkanya, kemungkinan besar soal tsb adalah soal hitungan. Jadi gua saranin, kalo buat soal hitungan, kalian langsung baca bagian akhirnya dulu, ke bagian pertanyaannya, supaya tau dulu apa yg ditanyakan. Dalam contoh soal diatas, berarti kalian langsung baca pertama itu yg bagian "berapakah jarak" berarti S yg ditanya disini.Garis bawahin kata "berapakah jarak" kalo perlu biar ga lupa.
Abis itu baru baca soalnya dari atas, baca soal itu ngasih kita apa aja. Misalnya di soal tadi, berarti kita dikasih sama soalnya a(percepatan) sebesar 3m/s^2 dan t(waktu) sebesar 10s. Jangan lupa! Terkadang ada info tersirat yg penting tp kita ga sadar, dari soal kita bisa tau kalo Vo = 0, kok? Baca baik2, ada "mobil yg awalnya diam" artinya Vo = 0 m/s. Nah garis bawahin juga biar ga lupa a, t, sama kata "awalnya diam".

Kenapa kita cari apa yg ditanya dulu baru abis itu baca apa yg diketahuinya? Karena, misalkan kita baca soal dari awal sampe selesai, pasti abis baca pertanyaannya, kita balik lagi ke atas buat nyari apa aja yg diketahuinya, nah ini buang buang waktu, sama aja kerja dua kali, jadi mending dibalik, baca pertanyaannya dulu, baru diketahuinya.

Tahap 2 : Analisa Soal

Setelah tau apa yg ditanya & apa yg diketahui, sekarang saatnya berpikir. Abis baca soalnya, pasti kita bisa nerka kira-kira ini soal apa, entah antara GLB, GLBB, gravitasi, gerak melingkar, atau lainnya. Misalkan di contoh, karena ada kata "gerak" ini pasti GLB atau GLBB, perhatikan lagi disana ada kata "percepatan" yg artinya pasti GLBB karena GLB ga ada a(percepatan). Inget2 cara GLBB yg mana yg bisa kita pake, antara 3 rumus GLBB itu, atau mungkin kombinasinya. Karena di contoh ditanya S, berarti kita bisa pake rumus yg ini : S = Vo.t + 1/2.a.t^2

Tahap 3 : Hitung

Ini tahap paling gampang sebetulnya, tapi justru kita malah paling sering salah disini, dan salah di tahap ini tuh nyesek bgt :( jadi telitilah dalam berhitung :)
Kita udh dapet rumusnya, tinggal masuk2in aja angkanya di soal ke rumus. Berarti kalo dari contoh :
S = 0.10 + 1/2.3.10^2
   = 0 + 1/2 . 300 = 150 m

Gimana kalo lupa rumusnya?

Kalo udah paham sih mestinya lupa rumus ga masalah, tinggal mikir bentar konsepnya, pasti dapet lagi rumusnya. Jadi inget-inget konsepnya biasanya membantu :)

Gimana kalo rumus, konsep, dan semua-muanya lupa?!

Tenang, masih ada satu jurus andalan, kita pake teknik "Analisis Dimensi/Satuan" tapi gua saranin pake cara ini kalo udah selesai nyoba semua soal terus ada yg belum kejawab dan masih ada waktu, baru pake cara ini.

Lihat yg ditanya apa, dalam contoh adalah jarak. Satuan jarak adalah m atau meter. Sekarang kita hanya perlu berpikir gimana caranya dapetin satuan meter dari yg udah kita ketahui. Kita punya a = 3m/s^2, ada meternya tuh tapi ada per sekon kuadratnya.... kita mesti ilangin per sekon kuadratnya ini.
Caranya? Buat ngilangin per sekon kuadrat berarti kita perlu ngaliin a sama detik/sekon dua kali supaya sekon dibawahnya abis.
a = m/s^2
m/s^2 . s = m/s --> sekali
m/s . s = m --> dua kali, kita dapatkan meter

Sekon/detik yg di contoh soal adalah 10 sekon.

Itung deh angkanya~

a = 3 m/s^2
3 m/s^2 . 10 s = 30 m/s
30 m/s . 10 s = 300 meter

Nah terlihat kalo cara ini ga selalu ngasih angka yg benar walaupun satuannya udah bener. Ini karena faktor ga semua rumus fisika itu kali/bagi variabel2nya aja, kadang juga dikali 1/2 kayak di rumus GLBB barusan.
Tapi cara ini juga ga pasti 100% salah, kadang bisa bener juga wkwk, makanya ini kalian pake kalo udh bener2 ngeblank aja dan di saat-saat terakhir~

Mode Soal 2 : Teori (Konsep)

Yg satu ini juga agak sering nih, bisa lebih dari 30% soal.

Untuk soal konsep mudah kalo udah paham, pasti bisa wkwk. Nah kalo sebenernya udh paham tp mendadak lupa, coba inget2 rumusnya, karena semua rumus itu asalnya dari konsep, jadi dengan mengingat-ngingat cara atau gimana dapetin sebuah rumus, konsepnya bisa dapet  ;)
Jadi bisa bolak balik, lupa rumus bisa inget2 konsepnya, lupa konsep bisa inget2 rumusnya.

Buat yg belum ngerti konsepnya, coba pake logika aja, ditelaah soalnya, yg menurut kalian bener yg mana atau gimana. Bener ga bener liat nanti dah, at least sudah berusaha wkwk

Mode Soal 3 : Teori (Hafalan)

Ini jaraaaaang bgt ditanyain, paling cuma 5-10% nya aja.

Kalo hafalan, biasanya sekali ga tau ya ga tau nih wkwk jd cuma bisa pasrah.
Tapi tetep kita bisa coba inget-inget lewat rumus atau konsep-konsepnya, mungkin pas berusaha nginget-nginget tbtb dapet(?)

Atau bisa coba inget2 hal-hal yg berkaitan atau yg mirip-mirip dgn yg ditanya.

Misal pertanyaannya gini : 1 kalori berapa joule?

Kalo gatau samsek pasti pasrah kan wkwk... Tapi misalkan tbtb inget "ohya! 1 joule kan = 0.24 kalori"
Nah bisa kita cari nih jawabannya :

1 joule =  0.24 kal -> bagi kedua ruas dengan 0.24
1/0.24 joule = 1 kal
1 kal = 4.2 joule

Tips Paling Ampuh

Fisika itu ilmu/pelajaran pemahaman, untuk paham diperlukan waktu, ga ada jalan pintas. Mau buat ringkasan atau rangkuman kayak apapun tetep pasti ga bakal bikin bisa ngerjain soal, mungkin hafal rumusnya tapi pas ketemu soal gatau mesti gimana wkwk :""

Jadi, cara satu-satunya menguasai fisika adalah seperti yg sering gua bilang, latihan soal sebanyak-banyaknya, ga ada cara lain. Mau salah mau bener, mau ngerti mau ga ngerti, urusan belakangan, pokoknya abis selesai baca materi/teorinya, langsung coba kerjain soalnya. Kalo bingung dan gabisa, tanya ke temen, atau baca pembahasannya, abis itu kerjain lagi soal lainnya :)


Semangat UTSnyaa!!!

#37bisa!

Contoh Soal + Pembahasannya (Aplikasi Kalkulus, GLB & GLBB, Parabola, Gerak Melingkar, Gravitasi & Hukum Kepler)

Contoh Soal + Pembahasannya I

Note : Kalo bisa, sebelum baca ini, baca dulu artikel full set Kinematika(dari 1-9), full set kalkulus(Diferensial & Integral), & Dinamika 2 - Gaya Gravitasi


Gua gapunya buku cetak kurkul 13 yg kata Marthen itu, tapi ini soal-soalnya gua ambil dari buku karangan Marthen juga, gua rasa tipenya mirip-miriplah~

Oke, berikut contoh-contoh soalnya, maaf pembahasannya berupa tulisan tangan karena susah & lama buatnya kalo harus ketik rapih, semoga jelas ya tulisannya :)

Aplikasi Kalkulus

1. Bila posisi sebuah benda dinyatakan dengan persamaan x = 5t^3 + 2t^2 - 3t, maka percepatan benda tersebut dinyatakan oleh .....
a) 30t
b) 30t + 4
c) 15t^2 + 4t
d) 5/6t^6 + 2/3t^4 - 3t
e) 5/4t^4 + t^3 - 3

2. Sebuah partikel bermuatan listrik mula-mula bergerak lurus dengan kecepatan 100ms^-1. Karena pengaruh gaya listrik, partikel mengalami percepatan yg dinyatakan dengan persamaan a = (2-10t) ms^-2 (t adalah waktu lamanya gaya listrik bekerja). Kecepatan partikel setelah gaya bekerja selama 4 sekon adalah...
a) 24 m/s
b) 28 m/s
c) 32 m/s
d) 36 m/s
e) 40 m/s

3. Suatu benda berotasi mengitari sebuah poros dengan posisi sudutnya θ, dapat dinyatakan sebagai θ = 2t^2 - 9t + 4; θ dalam rad dan t dalam sekon. Kecepatan sudut suatu partikel pada benda pada t = 1,0 sekon adalah....
a) -6,0 rad/s
b) -5,0 rad/s
c) -4,0 rad/s
d) -3,0 rad/s
e) -2,0 rad/s

4. Posisi suatu titik materi yang bergerak dinyatakan dengan persamaan y = 20 t – 5 t2 , dengan y dalam m dan t dalam s. Tinggi maksimum yg mungkin dicapai benda adalah ....
a) 50 m
b) 45 m
c) 35 m
d) 20 m
e) 5 m

Pembahasan : (lihat gambar 1.1, 1.2, & 1.3)

Gambar 1.1

Gambar 1.2

Gambar 1.3

GLB, GLBB, & Parabola

1. Sebuah perahu menyeberangi sungai yang lebarnya 180 m dan kecepatan arus airnya 4m/s. Bila perahu diarahkan tegak lurus sungai dengan kecepatan 3m/s, maka setelah sampai di seberang perahu telah menempuh lintasan sejauh....
a) 180 m
b) 240 m
c) 300 m
d) 320 m
e) 360 m

2. Sebuah batu yg dilempar dari P membentuk lintasan parabola. Titik tertingginya adalah T. Komponen vertikal kecepatan batu adalah ....
a) nol di T
b) terbesar di T
c) terkecil di P
d) sama di P dan di T
e) berkurang dengan kelajuan tetap

3. Sebuah benda dilempar mendatar dari pinggir sebuah jurang dengan kecepatan v. 3 sekon kemudian, kecepatan benda berarah 45 derajat terhadap arah mendatar. Dengan mengabaikan gesekan udara dan memakai nilai percepatan gravitasi g = 10m/s^2, maka nilai kecepatan v adalah....
a) 3,3 m/s
b) 15 m/s
c) 30 m/s
d) 45 m/s
e) 90 m/s

4. Sebuah peluru ditembakan dengan kecepatan awal tertentu. Jarak tembak yg sama akan dihasilkan oleh pasangan sudut ....... derajat
a) 30 dan 45
b) 45 dan 60
c) 37 dan 53
d) 15 dan 60
e) 30 dan 75

Pembahasan : (lihat gambar 1.4, 1.5, dan 1.6)

Gambar 1.4

Gambar 1.5

Gambar 1.6

Gravitasi & Hk Kepler

1. Jika dimensi massa, panjang, dan waktu berturut-turut adalah M, L, dan T, maka dimensi dari tetapan gravitasi umum adalah....
a) M^-1 L T^-2
b) M^-1 L^2 T^-2
c) M^-1 L^3 T^-2
d) M^-1 L^-1 T^-2
e) M^3 L^-1 T^-2

2. Bila perbandingan jari-jari sebuah planet (Rp) dan jari-jari bumi (Rb) adalah 2 : 1, sedangkan massa planet (Mp) dan massa bumi (Mb) perbandingannya adalah 10 : 1, maka orang yg beratnya di bumi 100 N, di planet menjadi ....
a) 100 N
b) 200 N
c) 250 N
d) 400 N
e) 500 N

3. Sebuah satelit komunikasi mempunyai berat w ketika berada di permukaan bumi. Berapa gaya gravitasi bumi yg akan menarik satelit ketika satelit mengorbit di bumi dalam seuatu orbit lingkaran dgn jari-jari dua kali jari-jari bumi?
a) nol
b) w/9
c) w/4
d) w/3
e) w/2

4. Dua partikel bermassa m1 dan m2 terpisah dgn jarak d. Sebuah partikel ketiga yg terletak pada garis hubung m1 dan m2 tidak mengalami gaya gravitasi. Jarak partikel ketiga dari m1 adalah....(bukan soal PG)

5. Planet A massanya 0,5 M, jari-jari 0,5 R, dan periode x. Planet B massanya 2,0 M, jari-jari 1,5 R, dan periode y. Sedangkan bumi, massanya M, jari-jarinya R, dan periodenya 1 tahun. Perbandingan periode planet A dan B adalah....(bukan soal PG)

Pembahasan : (lihat gambar 1.7, 1.8, dan 1.9)

Gambar 1.7

Gambar 1.8

Gambar 1.9

Gerak Melingkar

1. Kecepatan sudut sebuah benda yang bergerak melingkar adalah 12 rad/s. Jika jari-jari putarannya adalah 2 meter, tentukan besar kecepatan benda tersebut!

2. Gaya sentripetal yang bekerja pada sebuah benda bermassa 1 kg yang sedang bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari lintasan sebesar 2 m dan kecepatan 3 m/s adalah....?

3. Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s². Jika mula-mula benda diam, tentukan :
a) Kecepatan sudut benda setelah 5 sekon
b) Sudut tempuh setelah 5 sekon

4. Sebuah benda bergerak melingkar dengan jari-jari lintasan 50 cm seperti gambar berikut.

Jika massa benda 200 gram dan percepatan gravitasi 10 m/s², tentukan besar tegangan tali ketika benda berada di titik titik tertinggi!

Pembahasan : (lihat gambar 2.1)

Gambar 2.1

Maap kalo cuma dikit, gua gabisa ngepost banyak banyak wkwk, kalo mau latihan-latihan soal lagi, kerjain latian yg ada di buku aja, atau browsing juga banyak. Misalkan ga ada pembahasannya coba kerjain aja dulu. Gua terbuka untuk pertanyaan, kritik, dsb :)

Semangat!!!

*ralat, no 3 gerak melingkar, jawabannya 25 radian, yg 25 derajat itu salah wkwk, 25 rad tidak sama dengan 25 derajat, maafkan gue._.