Materi Fisika Kelas 11 - Usaha dan Energi (Edisi Kurikulum Merdeka)

Zsmart.id. Pada artikel pembelajaran ini, kita akan mempelajari materi fisika dengan topik usaha dan energi yang sesuai dengan fase F pada kurikulum merdeka. Materi pembelajaran ini terdiri dari konsep : usaha, energi dan bentuk-bentuknya, prinsip kekekalan energi serta daya. Oleh karena itu, silahkan mempelajari materi-materi tersebut.

A. Usaha

Usaha secara konsep fisika didefinisikan sebagai hasil perkalian antara gaya yang diberikan terhadap benda dengan perpindahan yang dihasilkan oleh benda tersebut. Secara matematik, definisi ini dapat dituliskan dengan menggunakan persamaan :

di mana W merupakan usaha (Joule), F adalah besar gaya yang diberikan (N), s adalah perpindahan benda (m) dan α merupakan sudut yang dibentuk antara arah gaya dan arah perpindahan benda. Dengan menggunakan persamaan ini, maka beberapa usaha dapat diketahui misalnya usaha oleh pegas dapat dituliskan ke dalam persamaan :

di mana k adalah konstanta pegas (N/m) dan x adalah perpindahan pegas (m).

B. Energi

Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Dalam hal ini, energi kita bagi atas :

a) Energi kinetik

Energi kinetik merupakan energi yang ditimbulkan oleh benda yang bergerak dengan kecepatan v. Secara matematik, persamaan energi kinetik dapat dituliskan ke dalam bentuk :

di mana Ek merupakan energi kinetik (Joule), m adalah massa benda (kg) dan v adalah kecepatan benda yang bergerak (m/s).

b) Energi potensial gravitasi 

Energi potensial ini merupakan energi yang ditimbulkan karena adanya perbedaan ketinggian yang dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan :

di mana h adalah ketinggian (m) dan g adalah percepatan gravitasi. Contoh lain dari energi potensial adalah energi potensial gravitasi yang dituliskan ke dalam persamaan :

di mana G merupakan konstanta umum gravitasi dan r adalah jarak di antara dua benda. 

c) Energi potensial listrik

Serupa, pada dua buah muatan q juga merasakan energi potensial yang dapat diketahui dengan persamaan :

di mana k merupakan konstanta kelistrikan (k = 9x10⁹Nm²/C²) dan r adalah jarak di antara kedua muatan tersebut dalam satuan meter. 

d) Energi listrik

Dalam suatu rangkaian listrik sederhana yang tersusun atas resistor yang dialiri arus listrik sehingga menghasilkan beda tegangan di antara kedua ujung resistor akan menghasilkan energi listrik yang besarnya :

di mana i merupakan kuat arus listrik yang mengalir (A), V adalah tegangan (Volt), R adalah hambatan listrik (ohm) dan t adalah lama waktu listrik mengalir di dalam hambatan (s). 

C. Hukum kekekalan energi mekanik

Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan energi bisa diubah bentuknya. Misalkan energi gerak yang dihasilkan oleh kincir angin menghasilkan energi listrik, kompor listrik mengubah energi listrik menjadi energi panas. Sehingga secara umum dikatakan bahwa energi mekanik tidak berubah melainkan nilainya selalu tetap. 

D. Kesataraan usaha dan energi

Dalam konsepnya, ternyata pada benda yang bergerak akan menghasilkan energi yang besarnya sesuai dengan usaha yang dilakukan benda tersebut untuk bergerak. Sehingga, terdapat kesetaraan antara usaha dan energi yang dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan :

di mana E merupakan jenis energi yang bekerja pada benda tersebut. Satuan dari energi ini biasa dituliskan dalam satuan kalori yang besarnya 1 kalori setara dengan 4.2 Joule. 

E. Daya 

Daya merupakan kuantitas energi yang dihasilkan perdetiknya atau secara matematis dapat dituliskan ke dalam persamaan :

daya memiliki satuan Watt atau J/s. 

Sekian informasi materi usaha dan energi untuk siswa-siswi SMA kelas 11. Semoga bermanfaat! 

Share :