Usaha adalah Perubahan Energi Kinetik ǀ Contoh Kasus, Penurunan Persamaan, & Teorema Energi Kinetik-Usaha

Apa hubungan antara usaha dan perubahan energi kinetik? Sama, usaha sebenarnya adalah energi. Terlihat dari satuannya yang "Joule". Sekarang, Kita akan membahas contoh kasus, penurunan persamaan (rumus) dari usaha yang bisa sampai sama dengan perubahan energi kinetik, dan hubungan keduanya (teorema energi kinetik-usaha).

Baca sebelumnya : Usaha yang Dilakukan Pegas ǀ GayaPegas (Hooke), Usaha Pegas, Usaha Gaya Eksternal, Persamaan, dan Grafik

CONTOH KASUS

Sebuah benda ditarik (diberi gaya) dari diam menjadi bergerak (dipercepat) ke arah kanan di atas lantai licin bebas gesekan. Benda tersebut berpindah sejauh x. Pada kegiatan tersebut, energi ditransfer ke sistem yang kita kenal sebagai usaha.

Ingat! Usaha adalah sebuah metode perpindahan energi pada sistem dengan memberikan gaya pada sistem yang mengakibatkan perpindahan dari titik kerja gaya.

Lantas, apa hubungan energi kinetik dan usaha? Energi kinetik adalah energi yang dimiliki sistem karena kelajuannya bukan kecepatannya. Kecepatan terdiri dari nilai dan arah. Nilai (kelajuan) bisa jadi konstan tetapi arahnya berubah.

Pada t=0 sekon, sistem memiliki energi kinetik sebesar 0 joule. Pada t=2 sekon, sistem memiliki energi kinetik sebesar 4 joule. Pada t=3 sekon, sistem memiliki energi kinetik sebesar 8 joule. Usaha dari sistem tersebut adalah 8 joule atau jumlah energi yang diterima sistem. Sedangkan, energi kinetikny sistem bertambah setiap detik.

Dari contoh di atas, usaha sama dengan perubahan energi kinetik, dimana W=ΔEk, 8=8-0. Satuan usaha dan energi kinetik adalah sama “joule”. Energi kinetik juga merupakan besaran skalar seperti usaha.

PENURUNAN PERSAMAAN (RUMUS)

Kita tahu bahwa usaha = perubahan energi kinetik. Bagaimana sistem yang kelajuannya konstan? Tentu usaha yang dimilikinya adalah nol. Contoh gerak melingkar memiliki kelajuan yang konstan, sehingga energi kinetik di setiap titik adalah sama.

Gambar 1.1. Penurunan Persamaan Usaha = Perubahan Energi Kinetik pada Sistem.
besaran v adalah kelajuan bukan kecepatan
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

TEOREMA ENERGI KINETIK-USAHA

Sistem yang gaya bersihnya (sigma F) bernilai positif, kelajuannya akan meningkat. Saat kelajuan meningkat, energi kinetik akhir akan lebih besar daripada energi kinetik awal sehingga usahanya bernilai positif.

Begitupula sebaliknya, sistem yang gaya bersihnya (sigma F) bernilai negatif, kelajuannya akan menurun. Saat kelajuan menurun, energi kinetik akhir akan lebih kecil daripada energi kinetik awal sehingga usahanya bernilai negatif.

Dari hal ini, kita dapat menyimpulkan usaha dapat bernilai negatif selain sistem tersebut memiliki gaya dan perpindahan yang arahnya saling berlawanan. Pada bab ini, kita akan lebih sering menggunakan kata sistem dari pada benda karena dirasanya istilah ini lebih tepat.

Bukankah sistem yang ditarik lalu berpindah memiliki kelajuan awal nol dan kelajuan akhir yang nol? Perhitungan yang kita lakukan adalah saat sistem tersebut belum berhenti, dari sistem diam ke bergerak.

Baca sesudahnya : Kekekalan Energi Sistem yang Melakukan Usaha ǀ Cara Pemindahan Energi, Energi Internal saat Sistem Bergesekan, & Energi Sistem

Sistem yang ditarik oleh gaya adalah salah satu contoh sistem tak terisolasi. Hukum kekekalan energi (mekanik) tidak berlaku dan energi potensialnya tidak ada. Sedangkan, sistem yang maju mundur di atas lantai licin akibat pegas adalah contoh sistem terisolasi sehingga kekekalan energi (mekanik) berlaku (ada energi potensial dan energi kinetik).