Usaha adalah  energi yang disalurkan gaya ke sebuah benda sehingga benda tersebut bergerak.

Persamaan usaha adalah :

Hubungan usaha dan energi :

•    Usaha =Energi Potensil

W = Ek

•    Usaha = Energi Kinetik

W = Ep

Hukum kekekalan energi : "Energi tidak dapat dibentuk maupun dimusnahkan tetapi energi bisa dirubah bentuk dari satu energi ke bentuk energi lainnya."

Energi mekanik merupakan jumlah dari Energi kinetik dan Energi potensial.

Energi kinetik merupakan bentuk energi yang diakibatkan oleh benda yang bergerak.

Energi potensial merupakan suatu energi karena posisi benda tersebut.

Hukum Kekekalan Energi mekanik : "Energi mekanik sebelum sama dengan energi mekanik sesudah"

Jari - jari (R) = 4 m

Posisi A dari dasar lintasan (hA) = 2,5 R = 2,5 (4m) = 10 m

Posisi C dari dasar lintasa (hC) = 2 R  = 2 (4m) = 8 m

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

a. Kecepatan kereta di titik B, C dan D.

b. Ketinggian h' minimum agar kereta tetap pada lintasan.

a. Kecepatan kereta di titik B, C dan D.

Besar kecepatan di titik B, C dan D bisa dicari dengan menggunakan hukum kekekalan Energi Mekanik.

• Kecepatan kereta di titik B

Besar energi mekanik di titik A sama dengan besar energi kinetik di B.

Em A = Em B

EkA + EpA = EkB + EpB

dimana :

EkA = 0, karena kereta meluncur, vA = 0 m/s.

EpB = 0, karena hB = 0.

sehingga :

EpA = EkB

m g hA = 1/2 m vB²

g hA = 1/2 vB²

10m/s² 10 m = 1/2 vB²

100 m²/s² = 1/2 vB²

2. 100 m²/s² = vB²

200 m²/s² = vB²

vB = √(200m²/s²)

vB = 10√2   m/s.

Jadi kecepatan di titik B sebesar 10√2   m/s.

• Kecepatan kereta di titik C

Besar energi mekanik di titik B sama dengan besar energi kinetik di C.

Em B = Em C

EkB + EpB = EkC + EpC

dimana :

EpB = 0, karena hB = 0.

sehingga :

EkB = EkC + EpC

1/2 m vB² = 1/2 m vC²  + m g hC

1/2 vB² = 1/2 vC² + g hC

1/2 (200 m²/s²) = 1/2 vC² + 10 m/s² 8 m

100 m²/s² = 1/2 vC² + 80 m²/s²

100 m²/s² - 80 m²/s² = 1/2 vC²

20 m²/s² = 1/2 vC²

2. 20 m²/s² = vC²

40 m²/s² = vC²

vC = √(40m²/s²)

vC = 2 √10  m/s.

Jadi kecepatan di titik C sebesar 2 √10   m/s.

• Kecepatan kereta di titik D

Besar energi mekanik di titik C sama dengan besar energi kinetik di D.

Sehingga kecepatan di titik D sama dengan kecepatan di titik B yaitu sebesar 10√2   m/s.

b. Ketinggian h minimum agar kereta tetap pada lintasan.

Ketinggian h minimum agar kereta tetap pada lintasan bisa dicari dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik.

Besar energi mekanik di titik A sama dengan besar energi kinetik di C.

EmA = EmC

EkA + EpA = EkC + EpC

dimana :

EkA = 0, kerena kereta meluncur , vA = 0 m/s.

sehingga :

EpA = EkC + EpC

m g hA = 1/2 m vC² + m g hC

g hA = 1/2 vC² + g (2R)   .....Persamaan (1)

Perhatikan gambar !

Pada gerak melingkar di titik C, berlaku hukum Newton II, yaitu :

∑F = m a

w - Nc = m a

dimana a = Vc²/R, dan Nc = 0 (agar kereta tetap pada lintasan) sehingga :

w = m vC²/R

m g = m vC²/R

g = vC²/R

vC² = gR   .... persamaan (2)

Kemudian masukkan nilai vC² pada persamaan (2) ke persamaan (1) sehingga :

g hA = 1/2 vC² + g (2R)

g hA = 1/2 (gR) + g (2R)

hA = 1/2 R + 2R

hA = 2,5 R

Jadi h minimum agar kereta tetap pada lintasan adalah 2,5R. (R : jari - jari lintasan)

a. Kecepatan kereta di titik B adalah 10√2 m/s, C dan D adalah 10√2 m/s.

b. h minimum agar kereta tetap pada lintasan adalah 2,5R. (R : jari - jari lintasan)

Pelajari Lebih Lanjut :

1. Materi tentang "Usaha dan Energi" : yomemimo.com/tugas/22866871
2. Materi tentang "Usaha dan Energi" :yomemimo.com/tugas/22866421
3. Materi tentang "Usaha dan Energi" : yomemimo.com/tugas/22230146
4. Materi tentang "Usaha dan Energi" : yomemimo.com/tugas/22863923

==========\\(^_^)//==========

DETAIL JAWABAN.

Kelas                         : X

Mata Pelajaran         : Fisika

Materi                       : 8. Usaha dan energi

Kode Kategorisasi    : 10 . 6 . 8

Kata Kunci :

Usaha, energi, energi mekanik, energi kinetik, energi potensial, kecepatan, massa, ketinggian, posisi, Hukum kekekalan mekanik.