Hubungan Usaha dan Energi Kinetik atau Potensial serta Contoh Soalnya

Pembahasan berikut ini adalah penjelasan tentang hubungan usaha dan energi baik energi kinetik maupun energi potensial dilengkapi dengan contoh soalnya dan pembahasannya.

Hubungan usaha dan energi

Mengapa sebuah benda dapat melakukan usaha? Gaya yang bekerja pada suatu benda menyebabkan benda berpindah dari kedudukan semula, dikatakan benda melakukan usaha.

Sebuah benda dapat melakukan usaha pada benda lain jika memiliki energi. Semakin banyak energi yang dimiliki sebuah benda, semakin besar juga usaha yang dapat dilakukannya.

Usaha dan energi memiliki hubungan yang sangat erat. Jika pada suatu benda terjadi perubahan energi maka benda itu mendapatkan usaha dari gaya yang bekerja padanya. Bagaimana hubungan antara usaha dengan energi kinetik dan energi potensial?

1. Hubungan antara usaha dan energi kinetik

Tahukah kamu, mengapa benda dapat bergerak? Benda dikatakan bergerak jika ada gaya yang bekerja pada benda itu dan benda mengalami perpindahan sehingga melakukan usaha. Besarnya usaha yang dilakukan benda merupakan perubahan energi kinetik pada benda.

Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

W = Ek2 – Ek1

Keterangan:
W = usaha yang dilakukan oleh benda (J)
Ek1 = energi kinetik awal benda (J)
Ek2 = energi kinetik akhir benda (J)

Contoh Soal tentang Hubungan usaha dan Energi Kinetik

Wawan mengayuh sepeda mula-mula dengan kelajuan 1 m/s. Kemudian, kelajuannya ditambah sehingga menjadi 2 m/s. Jika massa sepeda yang dikayuh 15 kg, berapakah usaha yang dilakukan Wawan pada sepedanya?

Gambar: Contoh Usaha

Pembahasan

Diketahui:
v1 = 1 m/s
v2 = 2 m/s
m = 15 kg

Ditanya:
W = ...?

Jawab:

Ek1 = 1/2 x mv12
       = 1/2 x 15 kg (1 m/s)2
       = 7,5 kg m2/s2 = 7,5 J

Ek2 = 1/2 x mv22
       = 1/2 x 15 kg (2 m/s)2
       = 30 kg m2/s2 = 7,5 J

W = Ek 2 – Ek 1
     = 30 J – 7,5 J = 22,5 J

Jadi, usaha yang dilakukan Wawan pada sepedanya sebesar 22,5 joule.

2. Hubungan usaha dan energi potensial

Pernahkah kamu memindahkan benda dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi, misalnya dari kursi ke atas meja, atau sebaliknya? Jika pernah, itu berarti kamu telah melakukan usaha pada benda itu sehingga benda berpindah dari kursi ke meja.

Energi potensial benda yang berada di kursi setelah kamu pindahkan ke meja maka berubah karena ketinggian kursi dan meja berbeda. Jika energi potensial benda pada saat berada di kursi sebesar EP1 dan energi potensial benda setelah berada di meja sebesar EP2 maka besar usaha yang kamu lakukan pada benda dirumuskan sebagai berikut.

W = EP2 – EP1

Keterangan:
W = usaha yang dilakukan pada benda (J)
Ep1 = energi potensial benda pada keadaan awal (J)
Ep2 = energi potensial benda pada keadaan akhir (J)

Contoh Soal tentang Hubungan Usaha dan Energi Potensial

Sebuah TV yang massanya 5 kg dipindahkan dari tempat setinggi 100 cm ke tempat yang tingginya 3 m. Jika percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s2, berapa usaha yang dilakukan pada TV?

Pembahasan

Diketahui:
m = 5 kg
h1 = 100 cm = 1 m
h2 = 3 m
g = 10 m/s2

Ditanya: W = ...?

Jawab: W = Ep2 – Ep1
= mgh2 – mgh1
= mg (h2 – h1)
= 5 kg×10 m/s2 (3 m – 1 m)
= 100 kg m2/s2 = 100 J

Jadi, usaha yang dilakukan pada TV sebesar 100 Joule.

Baca juga: Pengertian Induksi Elektromagnetik

Share this post