Daya
Daya diartikan sebagai laju dalam suatu usaha. Karena usaha terjadi seiring dengan perubahan energi, maka daya juga didefinisikan sebagai perubahan laju energi dari satu bentuk ke bentuk lain. Berdasarkan definisi ini, satuan daya adalah J/s. Sebagaimana yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dalam SI satuan daya dikenal dengan istilah watt, disimbolkan W.
Pengertian Daya
Daya adalah laju dalam suatu usaha atau perubahan laju energi dari satu bentuk ke bentuk lain. Konsep daya diberikan untuk menyatakan besarnya usaha yang telah dilakukan dalam satuan waktu.
Persamaan Daya
Secara matematis, definisi ini dapat ditulis sebagai berikut:
P = daya (watt, W)
W = usaha (Joule, J)
t = selang waktu (sekon, s)
karena W = Fs dan s = vt maka persamaan di atas dapat diturunkan menjadi:
P = F v
dengan:
P = daya (watt, W)
F = gaya (Neton, N)
v = kecepatan (m/s)
Contoh Soal
Sebuah mobil yang mogok didorong oleh beberapa orang dengan gaya sebesar 100 N. Jika mobil tersebut berpindah sejauh 4 meter dalam waktu 20 detik, berapakah daya dari pendorong tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui: F = 100 N ; t =20 s ; s = 4 m
Ditanya: P ?
Jawab:
W = Fs = 100 N × 4 m = 400 J
P = 
Jadi, daya pendorong itu adalah 20 watt.
Penerapan Daya dalam Kehidupan Sehari-hari
Penerapan daya sering terjadi dalam kehidupan, dimana pada rumus diatas P = W / t. Daya yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan usaha dan berbanding terbalik dengan waktu. Jadi ketika ada sebuah kejadian yang berhubungan dengan energi, maka perubahan energi tersebutlah nantinya akan didapatkan besar daya yang dihasilkan.
Contoh 1.
Dalam perumahan terdapat dua anak kembar Sidi dan Sidu yang yang akan membereskan mainan ke ruangan mainan. Sidi dan sidu akan menaiki tangga dengan tinggi 5 meter. Massa kedunya sama yaitu sebesar 40 kg. Ternyata sidi bisa sampai di ujung tangga dengan waktu 20 detik dan Sidu mampu sampai diatas dengan waktu 20 detik. Maka daya manakah yang lebih besar.
Diketahui: h = 5 m
m = 40 kg
t₁ = waktu sidi (s)
t₂ = waktu sidu (s)
Jadi, daya yang dimiliki Sidi sebesar 100 J/s lebih besar dari pada daya yang dimiliki Sidu sebesar 80 J/s.
Tambahan: 1 hp (horse power) = 746 watt
horse power = tenaga kuda yang biasanya di kendaraan.
1 joule = 10⁷ g cm²/s² = 1 joule = 10⁷ erg.
Materi Lengkap Usaha dan Daya Untuk SMP Beserta Contohnya - Mungkin sekian dulu ya pembahasan ini tentang Usaha dan Daya. Semoga pembahasan diatas dapat bermanfaat bagi teman setia Sains Seru. Jika ada yang mau ditanyakan bisa tinggalkan di kolom komentar dibawah ya. Untuk pembahasan Energi Kinetik dan Energi Potensial dapat ikuti terus update artikel disini ya. Terimakasih atas perhatiannya
untuk lebih jelasnya silakan simak video berikut ;
contoh soal dan pembahasan jawaban usaha dan daya, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup rumus-rumus usaha, daya, perubahan energi, serta hubungannya dengan gaya-gaya, perpindahan dan waktu.
Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut, sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton.
Kotak berpindah 4 meter ke kanan dari posisi semula.
Tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 12 x 4
W = 48 joule
Soal No. 2
Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
680 = 40 x S
S = 680 / 40
S = 17 meter
Soal No. 3
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
15,6 = F x 13
F = 15,6 / 13
F = 1,2 Newton
Soal No. 4
Dua buah gaya masing-masing F1 = 10 N dan F2 = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!
Pembahasan
W = (F1 + F2) x S
W = (10 + 5) x 5
W = 15 x 5
W = 75 joule
Soal No. 5
Dua buah gaya masing-masing F1 = 15 N dan F2 = 7 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 6 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!
Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
W = (15 − 7) x 6
W = 8 x 6
W = 48 joule
Soal No. 6
Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F1 dan F2 pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut
Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2!
Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
120 = (36 − F2) x 5
120 / 5 = 36 − F2
24 = 36 − F2
F2 = 36 − 24
F2 = 12 Newton
Soal No. 7
Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.
Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan!
Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
W = Δ Ep
W = m x g x h
W = 0,300 x 10 x 0,80
W = 2,4 joule
Soal No. 8
Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!
Pembahasan
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :
P = W / t
dimana
W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga!
W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule
Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt
Soal No. 9
Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!
Pembahasan
Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik
P = W/t
P = 3000 / 120
P = 25 watt
Soal No. 10
Perhatikan gambar!
Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?
Pembahasan
Kotak akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
W = gaya x perpindahan = 0
Soal No. 11
Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 newton dan berpindah sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada peti tersebut?
A. 100 J
B. 396 J
C. 404 J
D. 1600 J
(Dari Soal Ebtanas 1995)
Pembahasan
W = F x s
W = 400 x 4
W = 1600 joule
Soal No. 12
Perhatikan gambar berikut!
Besar usaha yang dilakukan anak pada gambar adalah...
A. 70 joule
B. 90 joule
C. 190 joule
D. 7000 joule
(Soal Ebtanas 1999)
Pembahasan
W = 50 X 1,4 = 70 joule
Tidak ada komentar:
Posting Komentar