Permukaan Zat Cair Sejenis dalam Bejana Berhubungan

Untuk dapat memperhatikan pengertian bejana berhubungan, lakukan percobaan di bawah  ini.
  Percobaan     5

Isilah sebuah gelas dengan air dan amati permukaannya. Lalu, miringkan dan amati kembali permukaan air dalam gelas itu . Apakah yang dapat kamu simpulkan tentang permukaan air itu ?

  Percobaan     6

Bila disekolahmu ada bejana yang berhubungan, gunakan sebagai alat untuk percobaan. Di bagian atas bejana tersebut terbuka, sedangkan bagian bawahnya bersambungan. Isilah dengan air. Bagaimanakah posisi permukaan air dalam setiap bejana tersebut? Mendatarkah?
Berdasarkan percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa:
Bila bejana bersambungan diisi dengan zat cair yang sama dan seimbang, permukaan zat cair dalam bejana itu terletak pada sebuah bidang yang mendatar.

Simpulan di atas kemudian terkenal sebagai Hukum Bejana Bersambungan. Di dalam kehidupan sehari-hari, Hukum Bejana Bersambungan banyak dimanfaatkan.Misalnya, ukuran air dalam cerek, air mancur, ledeng, dan water pas yang biasa digunakan oleh tukang tembok

Tekanan ke Atas dalam Zat Cair

 Ambillah sebuah tabung kaca T yang memiliki dasar lepas. Di udara dasar lepas, S akan terjatuh bila tak ditahan oleh benang B. Bila tabung di dalam bejana berisi air ditekan, ternyata dasar  lepas S tetap melekat pada tabung T sekalipun benang B dilepaskan. Mengapa demikian? Lalu,  tuangkan air ke dalam tabung T hingga dasar S terlepas dari tabung T ketika tinggi air ke dalam  tabung hampir sama dengan dalam bejana (dasar S juga mempunyai berat).
Berdasarkan percobaan di atas berat air di dalam tabung dapat diketahui yaitu:

    W  =  V  x  BD

Keterangan:
V    =   h x A
BD  =   massa  jenis zat cair dalam tabung T
A     =   luas dasar lepas S
h      =   tinggi tabung
Jadi, besar gaya keatas dari zat cair pada dasar S adalah:

 F  =  h  x A x  BD

 Jadi,  P = h x BD

Tekanan di dalam Zat Cair

Tekanan di dalam zat cair bergantung kepada massa jenis dan tingkat kedalaman air.       Untuk membuktikannya, lakukan kegiatan berikut.

  Percobaan     4

Buatlah sebuah alat hartel sederhana, lalu masukkan alat itu ke dalam air, bagian corong dihadapkan  ke atas. Apakah yang terjadi terhadap permukaan air dalam pipa  A dan B? Bila alat itu dimasukkan semakin dalam, bagaimana permukaan air tersebut?
Sekarang, biarkan corong itu dihadapkan ke atas. Pada kedalam 10 cm di bawah permukaan air, berilah tanda yang  menyatakan permukaan air di dalam pipa B. Lalu, hadapkan corong itu ke bawah pada kedalaman yang sama. Apakah permukaan air dalam pipa B berubah? Sekarang, hadapkan corong tersebut ke kiri dan kanan pada kedalaman yang sama. Berubahkah kedudukan permukaan air di dalam pipa B.
Berdasarkan percobaan di atas, dapat disimpulkan bahwa:

Semakin besar dan pada kedalaman yang sama besarnya tekanan akan sama ke segala arah.

Selanjutnya, ukurlah tekanan air di dalam bejana dengan alat hartel. Apakah tekanan di dalam pipa A = B? Apakah sebabnya? Tunjukkan  jarak antara permukaan air dengan mulut corong apakah benar di A dan B ?

Hubungan antara Gaya, dan Luas Daerah yang Dikenai Gaya

Ketika kamu mendorong suatu benda, tentu akan mengeluarkan gaya agar dapat mendorong benda itu dengan menggunakan telapak tangan, tongkat, atau benda lainnya.Bila benda itu didorong dengan telapak tangan, gaya yang bekerja pada benda itu melalui permukaan yang luasnya sama dengan luas telapak tangan yang bersentuhan dengan benda.
Sebaliknya, bila didorong dengan tongkat, gaya yang digunakan melalui permukaan, luasnya sama dengan luas ujung tongkat yang bersentuhan dengan benda. Dengan kata lain, di dalam berbagai keadaan, perbedaan luas permukaan menyebabkan terjadinya perbedaan terhadap pengaruh gaya terhadap benda.
 Agar lebih memahami uraian di atas, lakukah beberapa percobaan berikut.
  Percobaan     1

Ambilllah sebuah batu bata, lalu letakkan di atas telapak tangan dan rasakan gaya yang berasal dari batu bata itu pada telapak tangan.

  Percobaan     2

Ikatkan sebuah batu bata pada sebuah kawat kecil. Kemudian, buatlah sebuah simpul dari kawat itu untuk mengangkat  batu bata. Bawalah dengan memegang simpull kawat  tadi, dan rasakan gaya yang berasal dari batu bata pada tangan. Samakah besar  gaya tersebut dengan gaya yang bekerja pada tangan? Adakah perbedaan antara  hasil percobaan pertama dan kedua?

  Percobaan     3

Buatlah lapisan baru dengan jenis lilin yang sama. Letakkan sebuah bujur sangkar  pada papan berukuran 4 cm diatas lilin, lalu injaklah dengan seluruh berat badan.  Periksalah, bagaimana akibat lapisan lilin itu. Adakah perbedaan antara besar gaya yang menekan permukaan lilin di A dan B? Adakah perbedaan akibat pada lilin dari percobaan di atas dan apa yang harus dilakukan agar lilin dapat tertembus lebih dalam tanpa mengubah besar gaya? Akibat yang ditimbulkan oleh suatu gaya pada suatu benda bukan hanya bergantung pada besar gayanya, tetapi juga luas permukaan yang mengalami gaya. Oleh karena itu untuk dapat membedakan pengaruh tersebut  diperlukan besaran, yaitu tekanan. Tekanan didefinisikan sebagai gaya satuan untuk tiap luas.



Satuan Tekanan (P)  =  Satuan Gaya/Satuan Luas

Bila F dalam Newton dan A dalam m2 maka satuan tekanan adalah N/m2. Jika F =1 kgf  dan A = 1 m2 maka satuan F = satu kgf/m2 demikian pula  jika F = 1 gf dan A = 1 cm2, maka F = 1 gf/cm2. Menurut Sistem Satuan Internasional, satuan tekanan adalah 1 Newton/m2 = 1 Pa (pascal)
Contoh:
1.       Sebuah balok mempunyai berat 3000 Newton diletakkan pada lantai seluas 1,5 m2.     Berakah tekanan yang berkerja pada lantai tersebut?
     Jawab:
    F   =   3.000 newton           
    A  =   l,5 m2                            
                            
 2.       Tekanan sebesar 500  pa menimpa suatu bidang seluas 2 m2. Berapakah gaya yang     bekerja pada bidang tersebut?
      Jawab:
P =  500 Pa
A =  2m2

F   =  P x A
     =  500 newton/m2  x 2 m2
     =  1000 Newton

Soal-Soal Latihan Energi dan Usaha

A.      Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar dengan memberi tanda x!
1.        Pegas adalah benda yang mempunyai energi...
    a.    kinetik
    c.    tidak mempunyai energi potensial
    b.    potensial
    d.    potensial atau kinetik
2.    Sebuah akumulator mempunyai energi....
     a.        potrensial
    b.        kinetik
        c.        listrik
    d.        kimia
3.        Bensin mempunyai energi ....
      a.        kimia
    b.    kinetik
    c.        potensial
    d.    panas
4.       Energi matahari adalah energi....
        a.    inti    b.    potensial
         c.    panas    d.    kinetik
5.        Energi dapat....
a.        diciptakan orang
b.    diubah dari bentuk yang satu ke bentuk lain
c.    dimusnahkan
d.       dipakai untuk melakukan usaha terus menerus tanpa ada tambahan energi
6.       Tidak ada perubahan energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain jumlah energi seluruhnya....
        a.       selalu tetap
    b.     selalu berkurang
    c.       selalu bertambah
    d.    berkurang atau bertambah
7.        Satuan untuk energi adalah ....
       a.       dyne
    b.    joule cm
    c.    km
    d.    kgm
8.    Sebuah batu baterai mempunyai energi....
          a.        potensial
    b.    kimia
    c.    cahaya
    d.    kinetik
9.      Dibawah ini termasuk energi kinetik adalah ....
a.        pegas
b.       bensin
c.    batu yang terletak pada energi  karang
d.    peluru yang di tembakkan dari senapan
10.    Contoh energi atom adalah ....
        a.       lampu pijar
    b.        energi otot
    b.        uranium
    d.     meriam yang ditembakkan
11.    Gunting termasuk pengungkit yang....
a.    titik tumpunya terletak diatara beban dan kuasa
b.     bebannya terleak diantara titik tumpu dan kuasa
c.    kuasanya terletak diantara titik tumpu dan beban
d.    kuasa beban dan titik tumpu berimpit
12.    Mata pada jarum jahit termasuk pesawat yang menggunakan asas....
    a.        pengungkit
    b.    katrol
    c.       roda dan poros
    d.    baji
13.    Pekerjaan manakah yang paling berat di lakukan oleh Andi....
a.    Andi mengangkat satu bata setinggi 50 cm
b.    Andi mengangkat dua bata setinggi 30 cm
c.     Andi mengangkat empat bata setinggi 10 cm
d.    Andi mengangkat satu setengah bata setinggi 10 cm
14.    Tangga naik pada suatu bangunan bertingkat, dibuat melingkar atau berbelok-belok. Maksudnya adalah untuk...
       a.        menegakkan bidang miring  
    b.       melandaikan bidang miring              
    c.    mendatarkan bidang miring
    d.     memiringkan bidang miring
15.      Pancing ikan termasuk alat yang berasaskan pengungkit dari tangkai yang dipegang tersusun  sebagai .....
        a.        beban-tumpu-kuasa
    b.       kuasa-beban-tumpu
     c.    kuasa-tumpu-beban
    d.      tumpu-beban-kuasa
16.    Mendongkrak mobil termasuk penggunaan asas....
    a.    tuas dan roda
    b.        tuas dan kontrol
    c.       tuas dan bidang miring
    d.       bidang miring dan kontrol
17.    Manakah yang paling berat apabila mobil melewati jalan gunung yang menanjak dan lurus seperti di  bawah ini....
a.        jarak 2,5 km, ketinggian gunung 500 m dari permukaan laut.
b.      jarak 2 km, ketinggian gunung 500 m dari permukaan laut
c.        jarak 1,5 km, ketinggian gunung 500 m dari permukaan laut
d      jarak 1 km, ketinggian gunung 500 m dari permukaan laut
18.    Cara mengangkat benda yang paling mudah adalah dengan menggunakan ......
a.        kontrol tetap
b.       kontrol bebas
c.        gabungan kontrol tetap dan bebas
d.       gabungan blok kontrol bebas dan blok kontrol tetap
19.    Cara mengangkat manakah yang memerlukan gaya paling kecil dari keempat cara mengangkat benda dengan kontrol seperti pada gambar di bawah ini ?
        a.


   


    b.




    c.





    d.



20.   Agar gaya diperlukan untuk memutar roda dan proses itu kecil, maka yang harus besar adalah.
     a.    rodanya                                          
         b.    porosnya 
    c.    talinya
    d.       bebannya

B.      Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas!
1.        Apakah yang dimaksud dengan pesawat sederhana ?
2.       Apa saja keuntungan menggunakan katrol tetap ?
3.       Dapatkah roda dan poros digolongkan kedalam tuas dan pengungkit ?
4.       Apa saja keuntungan penggunaan bidang miring ?
5.       Mengapa jalan melalui gunung di buat berbelok-belok?                        

C.    Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dangan singkat dan jelas!
1.    Apakah yang dimaksud dengan energi?
2.    Apakah perbedaan antara energi kinetik dengan potensial ?
3.       Apakah satuan energi potensial jika massa benda yang terletak setinggi h  meter, dinyatakan dalam kilogram?
4.        Sebutkan hubungan antara satuan newton dengan Joule !
5.        Mengapa sebuah benda yang ditimbang dengan neraca langkah atau timbangan berlengan di bumi dan di bulan tidak menunjukkan perbedaan ?
6.     Apakah yang dimaksud dengan pesawat sederhana?
7.     Apa saja keuntungan menggunakan katrol tetap?
8.     Dapatkah roda dan poros digolongkan kedalam tuas dan pengungkit?
9.     Apa saja keuntungan penggunaan bidang miring?
10.     Mengapa jalan melalui gunung dibuat berkelok-kelok?

Bidang miring

Pesawat sederhana  jenis lain adalah bidang miring. Bentuk yang paling sederhana adalah permukaan yang miring. Misalnya, papan yang dipasang miring dari tanah ke atas truk untuk memudahkan pengangkutan barang-barang. Jalan yang berbelok-belok di daerah pegunungan adalah contoh lain dari bidang miring. Demikian pula tangga yang berbelok-belok atau melingkar. Menurutmu, cara  manakah yang lebih mudah untuk menaikkan benda? Untuk menjawabnya, lakukan percobaan sederhana berikut.


  Percobaan       1

1.        Peganglah sebuah model bidang miring di atas meja, lalu ambillah kereta mainan (benda yang hendak diangkat)
2.         Angkatlah kereta mainan itu secara perlahan-lahan ke atas setinggi bidang miring      dengan menggunakan neraca pegas. Berapakah gaya yang diperlukan untuk mengangkat kereta mainan itu? Sekarang letakkan bidang miring yang berdekatan dengan ujung bagian bawah.
3.    Tariklah kereta itu ke atas sepanjang bidang miring dengan menggunakan neraca pegas. Berapakah gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda itu melalui bidang miring? Jalan manakah yang lebih panjang, mengangkat melalui bidang miring ataukah  langsung?
4.        Buatlah bidang miring itu lebih curam, lalu selidiki  manakah yang memerlukan gaya lebih besar, mengangkat melalui bidang miring yang landai  atau curam?

Percobaan di atas membuktikan, bahwa semakin landai suatu bidang miring, gaya yang diperlukan semakin kecil, meskipun semakin panjang jalan yang harus dilalui. Dengan demikian, keuntungan dalam gaya diiringi kerugian dalam jarak.
Kesimpulannya:

Bila gaya yang diperlukan menjadi lebih kecil, berarti jarak yang ditempuh menjadi lebih jauh. Sebaliknya bila gaya lebih besar, jarak yang harus ditempuh lebih pendek.

Pada bidang miring berlaku persamaan 
    W =   Berat beban yang akan diangkat (beban)
     F  =  Besarnya gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban ( kuasa)
     I  =  Jarak yang dilalui beban
     h  =  ketinggian

Dari hubungan antara W, F, I dan H di atas  menunjukkan bahwa semakin tinggi (h), maka semakin besar pula gaya yang diperlukan (F). Atau semakin besar sudut kemiringan benda miring, semakin besar pula gaya yang diperlukan  untuk menaikkan beban.

Bentuk lain bidang miring adalah sekrup. Perhatikan ulir pada sebuah sekrup kayu besar. Bentuk ulir itu menyerupai tangga melingkar yang biasa kita jumpai pada bangunan tinggi.

  PercoBaan       2

a.        Ambillah sebuah ulir sekrup.
b.       Tekanlah kuku ibu jari tanganmu keulir terbawah sekerup kayu yang dipasang vertikal,  lalu putarlah sesuai dengan arah  jarum jam. Perhatikan, ke manakah kukumu bergerak?
Sekrup digunakan manusia untuk berbagai keperluan. Misalnya, sepeda kumbang, sepeda motor, mobil, dan alat- alat pertukangan sekrup atau baut befungsi melekatkan satu bagian lainnya, melekatkan dua lempeng kayu, dan asas kerja dongkrak.

Tuas dan Jenis-Jenisnya

Dalam bentuk yang paling sederhana, tuas dapat berupa batang yang berputar pada sumbu atau penumpu, sedangkan dalam prakteknya tuas dapat bermacam-macam. Misalnya pengungkit, tang, pinset, penjepit es, gunting, pemecah kemiri dan jungkat-jungkit. Perhatikan bentuk batang yang dapat berputar (tempat batang berputar disebut titik tumpu atau fulkrum). Gaya yang digunakan untuk mengerjakan alat tersebut disebut kuasa. Kuasa dengan bantuan pesawat dapat digunakan untuk mengalahkan gaya lain., misalnya berat benda yang  hendak di angkat, gaya reaksi benda yang dijepit, reaksi kertas yang digunting, dan reaksi kemiri yang hendak kita pecahkan.Gaya yang hendak dilawan disebut beban. Tempat kuasa diadakan disebut titik kuasa, sedangkan tempat beban diadakan disebut titik beban. Jarak dari titik tumpu  ke kuasa disebut lengan kuasa, sedangkan jarak dari titik tumpu ke beban-disebut lengan beban. Seluruh  jenis alat yang berasaskan pada tuas memiliki titik tumpu, titik kuasa dan beban, sehingga memiliki kedudukan. Berdasarkan titik-titik, tuas dibedakan men njadi tiga jenis, yaitu:
1.    Pengungkit jenis pertama, yaitu titik tumpunya terletak diantara titik kuasa dan beban. Perhatikan gambar diatas, manakah tuas yang termasuk pengungkit jenis pertama?
2.    Pengungkit jenis kedua, yaitu titik bebannya terletak diantara titik tumpu dan kuasa. Perhatikan gambar diatas, manakah yang termasuk pengungkit jenis pertama?
3.       Pengungkit jenis ketiga, yaitu titik kuasanya terletak di antara titik tumpu dan beban. Perhatikan gambar diatas, manakah yang termasuk pengungkit jenis ketiga?

    Pada pengungkit berlaku  persamaan :

           Iw  x  W   =  IF  x  F

    Dimana    Iw    =    Jarak antata titik tumpu dengan beban.
        W      =    Berat benda yang harus diangkat (beban).
        IF    =    Jarak dari titik tumpu  sampai kuasa.
        F    =    Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban (kuasa).

Contoh soal :
Sebuah batu yang beratnya 100 N hendak diangkat dengan menggunakan sebuah tongkat yang panjangnya 3 m. Jika lengan kuasa panjangnya 2 m. Berapakah gaya yang diperlukan untuk mengangkat batu tersebut?
Jawab :                    W    =    100 N
                         IF    =    2 m
                        Iw    =    1 m
                 Iw x W    =     IF x F
        1 m x 100 N     =    2 m x F
                         F    =    50 N

Selain  jenis tuas di atas, ada jenis tuas lainnya, misalnya gerobak dan roda katrol. Mengapa roda katrol dikelompokkan sebagai tuas ? Menurutmu, termasuk jenis pengungkit manakah gerobak, lengan manusia, dan katrol?
Cara menggunakan katrol yang tepat adalah seperti gambar di samping. Katrol tidak digantungkan pada suatu tempat yang tetap, tetapi pada tali yang ditarik. Katrol jenis ini disebut katrol  bebas. Menurut pendapatmu, termasuk jenis manakah katrol bebas tersebut?
Pada katrol bebas berlaku  persamaan sebagai  berikut:

            W = 2 x F

Dari persamaan tersebut tampak bahwa besarnya kuasa yang diperlukan untuk mengangkat beban adalah setengah dari berat beban yang akan diangkat. Hal inilah yang menjadi keuntungan dari katrol bebas.
Pengaruh gaya terhadap putaran benda tidak hanya bergantung kepada besar dan arah gaya,  tetapi juga tempat gaya itu bekerja. Kamu tentu tahu, lebih mudah membuka pintu dengan mendorong atau manarik agak jauh dari engsel, dari pada membuka atau menutup pintu didekat engsel.
Kamu  juga tentu merasakan kemudahan mengangkat benda dengan pengungkit yang dipasang agak  jauh dan titik tumpunya. Dengan demikian, letak gaya terhadap titik tumpu mempengaruhi kemampuan gaya memutar alat.

Pesawat Sederhana

Sesuai dengan keperluannya, manusia biasanya menggunakan tenaga, baik tenaga sendiri maupun sumber  lain.Selain itu,manusia juga sering  menggunakan alat bantu.
Gaya pada suatu  benda lebih mudah dikerjakan bila tidak diberikan secara langsung       kepada benda tersebut, tetapi melalui alat bantu. Alat bantu tersebut dapat berbentuk sederhana dan rumit.
Seorang sprinter (pelari cepat) dapat berlari dengan mengerjakan gaya dengan langsung ke tanah yang menyebabkan  tanah mendorong badannya ke depan (aksi dan reaksi).
Kamu  juga dapat melakukan  gerak cepat dengan menggunakan sepeda, yaitu dengan        menggunakan gaya otot yang dipijakkan pada pedal sepeda.Pedal melanjutkannya  ke gigi pedal,  lalu ke roda belakang melalui rantai roda gigi kecil. Roda kecil diteruskan ke roda dan tanah hingga tepi roda mendorong tanah ke belakang. Akibatnya, sepeda beserta pengendaranya melaju. Kamu dapat berlari lebih cepat dan mudah dengan menggunakan sepeda itu.
 Kamu pasti tidak dapat menyangka bahwa benda yang sangat berat dapat diangkat dengan menggunakan dongkrak. Alat ini dapat dengan mudah  mengangkat sebuah benda yang berat sekalipun.
Dengan demikian, secara sederhana pesawat dapat didefinisikan sebagai alat yang  mempermudah pekerjaan manusia. Ketika seseorang mengangkat sebuah benda. pasti orang itu mengeluarkan sejumlah tenaga yang diberikan kepada benda. Pekerjaan mengangkat dan memindahkan sebuah benda juga dapat dilakukan oleh pesawat. Dengan demikian, pesawat juga dapat disebut alat pemindah tenaga.
Misalnya, pengungkit, obeng, katrol, bidang miring, dan sekrup. Selain untuk pesawat sederhana, adapula  pesawat yang sangat rumit susunannya yang umumnya  merupakan gabungan berbagai pesawat yang lebih sederhana.
Secara umum, pesawat sederhana dibagi menjadi dua golongan besar, yaitu tuas     atau pengungkit dan bidang miring.

Kaitan antara Energi dan Usaha

Dalam pokok bahasan energi telah dijelaskan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Jadi sebuah sistem dikatakan  memiliki energi jika sistem tersebut memiliki kemampuan untuk melakukan usaha. Energi dapat berubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lain Perhatikan gambar.
Pada gambar tampak sebuah bola. Bola mula-mula memiliki kecepatan V1 . Kemudian bola dikenakan gaya sebesar F. Kecepatan bola berubah menjadi V2 .. Maka besarnya usaha yang  bekerja pada bola adalah :
        F.s   =  Ek2 - Ek1
         

Persamaan di atas jika dituliskan dengan kata-kata menjadi :

Usaha yang dilakukan oleh gaya  yang bekerja pada benda sama dengan perubahan energi kinetik benda.

Perhatikan lagi gambar di samping ini!

Benda yang jatuh dari atas akibat gaya berat memiliki usaha sebesar :
W  =  mgh1- mgh2
W =  Ep1 - Ep2
Persamaan di atas kalau dijelaskan dengan kata-kata menjadi :

Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya berat sama dengan perubahan energi potensial benda tersebut.

Daya dan Penerapannya dalam Kehidupan dalam Sehari-hari

 Daya adalah kecepatan melakukan usaha . Secara sederhana daya dapat dirumuskan menjadi:


    Keterangan:
     P    = daya (power)
    W  =  usaha
      t    =   waktu
Besaran gaya tidak bergantung kepada  jarak dan waktu, berbeda dengan usaha  yang bergantung kepada gaya dan jarak, tidak kepada waktu. Daya bergantung kepada  tiga faktor yaitu gaya yang dilakukan,  jarak perpindahan, dan waktu yang diperlukan.
Contohnya, sebuah pesawat melakukan usaha 100 joule dalam tempo 5 detik.  Berapakah daya pesawat tersebut ?
                 
                          =   20  joule/sekon
                          =   20  watt
Menurut Sistem Satuan Internasional satuan daya adalah watt, yaitu 1 watt = 1 joule/detik, 1 kilowatt = 1000 watt. Sebuah bola lampu 100 watt yang dipasang pada tegangan yang sesuai setiap detik energi listriknya diubah sebanyak 100 joule menjadi energi cahaya dan panas. Satuan daya yang lebih kecil adalah erg/sekon (erg/detik). Satuan daya yang lebih besar adalah DK (daya kuda) atau HP (horsepower), satu HP = 746 watt.
Di dalam bidang teknik, satuan daya masih menggunakan HP. Misalnya, motor, mobil,                                                                           atau pompa mempunyai daya sekian HP. Satu HP kira-kira sama dengan     kilowatt.
Jadi, sebuah mesin yang memiliki 15 kilowatt berarti mempunyai daya 20 HP. Jumlah uang yang harus dibayar kepada PLN tidak berdasarkan besarnya daya listrik, tetapi banyaknya energi listrik yang dipakai setiap bulan, yaitu banyaknya kilowatt jam (kwh).
         Ikwh   =  1000 watt  x  1 jam
            = 1000 joule/detik  x  3600 detik
            =  3.600.000 joule

Usaha Bersama

Usaha bersama yang dilakukan oleh dua buah gaya searah sama dengan jumlah  usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya. Misalnya, Eki dan Rafli bersama-sama mendorong sebuah benda ke kanan. Eki dengan gaya 10 Newton, sedangkan Rafli 20 Newton Jika  benda  itu  bergerak sejauh 5 m ke depan (kanan), maka Eki melakukan usaha W1= 10 m  x  5 m = 50 joule, sedangkan Rafli melakukan usaha W 2= 20 N  x  5 m = 100 joule.
Bila Eki dan Rafli secara bersama-sama melakukan usaha W1 dan W2 berarti  sama dengan 50 Joule +  l00 Joule  =  150 joule. Dengan demikian, dapat disimpulkan :

Usaha bersama yang dilakukan oleh dua buah gaya arahnya berlawanan akan sama dengan usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya itu.

Erza mendorong sebuah benda dengan gaya 10 Newton ke kanan dan Firza mendorong ke kiri dengan gaya 15 Newton, temyata benda itu bergerak sejauh 10 m ke kiri. Dengan demikian, usaha yang dilakukan Erza adalah W1 = -10 N x 10 m = -100 joule, sedangkan usaha yang dilakukan Firza adalah W2 = 15 N x 10 m = 150 joule Usaha berlawanan yang dilakukan oleh Firza dan Erza adalah 150-100 joule = 50 joule.

Paduan dua arah gaya segaris yang besamya sama tetapi arahnya berlawanan tidak             akan menghasilkan usaha. Misalnya, Azmi dan Bram mendorong sebuah benda dengan arah yang berlawanan. Bila Azmi mendorong ke kanan dan Bram ke kiri, besamya usaha yang dilakukan oleh Azmi adalah W1 = F x S. Sementara usaha yang dilakukan oleh bram adalah W2 = -F x S. Usaha bersama yang dilakukan bersama adalah (F x S) - (F x S) = 0.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa:

Benda tidak bergerak pada dua gaya yang membuat sudut dengan arah perpindahan.

    Paduan dua buah benda yang tidak segaris, tetapi berpangkal sama, dinyatakan oleh garis diagonal jajaran genjang dengan kedua gaya itu sebagai sisi-sismya. Misalnya, F1 dan F2 berpangkal di O. Paduan kedua gaya tersebut adalah R, yaitu diagonal jajaran genjang dengan F1 dan F2 sebagai sisi-sisinya. Bila titik pangkalnya berpindah searah OP, usaha yang dilakukan adalah R x OP. Perhatikan gambar berikut :
 Sebuah gaya yang besar dan arahnya tertentu dapat diuraikan menjadi dua buah gaya  yang lain.Kedua gaya tersebut mempunyai arah tertentu dan besarnya dinyatakan oleh sisi-sisi jajaran genjang dengan gaya arah  sebagai diagonalnya misalnya, gaya (F) dengan arah OC hendak diuraikan menjadi dua gaya yang searah dengan OA dan OB. Tariklah garis sejajar dengan OA dan OB melalui ujung vektor F. Titik potongnya yang berhimpitan dengan OA dan OB menghasilkan gaya F1  dan F2. Gaya ini disebut komponen dari gaya F. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa :

Usaha yang dilakukan oleh gaya yang arahnya membuat sudut dengan arah berpindah sama dengan hasil kali proyeksi tersebut dengan arah perpindahan dari perpindahannya.

Misalnya gaya (F) bekerja pada sebuah benda selama gaya (F) bekerja, benda berpindah sejauh S dengan arah OA. Uraikan dahulu gaya F dalam komponen F1 yang sejajar dengan S dan komponen F2 yang tegak lurus pada S. Usaha yang dilakukan oleh F1 adalah W1 =  F1 x S sedangkan F2 adalah W2 = 0. Usaha yang dilakukan F1 dan F2 bersama adalah W1 + W2 =  F1 x  S + 0 =  F1  x  S. Gaya F1 adalah proyeksi dari F pada S.
Bila arah gaya tegak lurus pada arah perpindahan, berarti tidak ada usaha yang dilakukan, artinya nol. Misalnya, arah gaya F tegak lurus pada perpindahan S sedangkan proyeksi gaya F pada S = 0, maka usahanya adalah W = 0 x S = 0 (lihat gambar). Contoh lain  jika seseorang memiliki batu, maka gaya ke atas yang menahan batu itu tidak melakukan usaha.
Bila ada yang bekerja pada sebuah benda, tetapi tidak berpindah, berarti tidak ada usaha yang dilakukan pada benda tersebut berarti usahanya nol. Misalnya, seseorang mendorong tembok sampai berpayah-payah. Sampai kapan pun tembok itu tidak akan bergerak, artinya, S = 0. Dengan demikian,
W = F x S, W = F x O = 0.
Bila benda yang didorong berpindah tempat, tetapi tidak ada gaya yang bekerja padanya, berarti tidak ada usaha yang dilakukan pada benda itu, artinya usahanya nol, contohnya, orang yang melempar sebuah batu. Meskipun batu itu belum terlepas dari tangannya, tetapi kedudukannya berpindah dengan demikian, tangan orang itu melakukan usaha pada batu tersebut. Akan tetapi, setelah terlepas, tangan orang tersebut tidak lagi  melakukan usaha pada batu itu. Batu bergerak menempuh  jarak S, maka W = F x S,  W = O x S = 0.

Contoh :
1.    Sebuah balok ditarik beraturan sejauh 10 m. Bila gaya gesekannya 5 N, berapakah besar usaha yang dilakukan?
        Jawab:
        W  = F x S
           = 5N  x  l0 m
           = 50 joule
2.       Dua orang anak (Eki dan Nana), bersama-sama mendorong sebuah lemari di atas lantai mendatar. Eki mendorong dengan gaya 10 m dan Nana 20 m. Arah lemari itu sejajar dengan lantai. Bila lemari tersebut berpindah sejauh 5 m, berapakah besar gaya usaha bersama yang dilakukan kedua anak tersebut?
         Jawab:
         W  = (F1+ F2)  x  S
         = (10+20) N  x 5m
         = 150 joule
3.        Seorang pekerja menarik sebuah peti dengan sepotong tali yang membuat sudut 30° dengan tanah mendatar bila  jarak yang ditempuh sejauh 8 m, berapakah usaha yang dilakukan apabila gaya tarik 100 Newton ?
    Jawab:
        F  = OB = 100 W  karena  x = 30°,  AB =  OB = 50 N.
         Rumus Phitagoras:
         OB2      = OA2 = AB2
         1002      = OA2 + 502
         10.000  = OA2 + 2500
         OA2      = 10.000 - 2500
                         = 
       OA       =  7500 = 8,6,6 N
     Jadi, usaha W  =  OA  x   S 
                      =  86,6 x  8
                      =  712,8 joule

Gaya Berlawanan Arah dengan Perpindahan Benda

Sebuah gaya (F) yang bekerja pada sebuah benda hingga titik tangkapnya mengalami   perpindahan S yang arahnya berlawanan dengan arah gaya, dapat dikatakan bahwa usaha   yang dilakukan oleh gaya itu negatif  dan besarnya adalah:

W = - F x S

Misalnya, tangan yang mengangkat sebuah benda dengan posisi vertikal, berarti tangan melakukan usaha positif, sedangkan benda yang diangkat melakukan usaha negatif. Contoh lainnya, usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan arahnya selalu berlawanan dengan arah gesekan benda itu.
Orang yang beratnya 500 newton naik setinggi 10 m pada sebuah tangga, berarti orang itu melakukan usaha sebesar 500 joule, dengan gaya gravitasi melakukan usaha-500 joule. Bila kamu menghela sebuah peti yang beratnya 500 newton berhasil menempuh jarak 10 m pada lantai mendatar dengan koefisien gesek 0,3, berarti kamu melakukan usaha sebesar 500 joule, sedangkan gaya gesekan melakukan usaha-1500 joule.

Gaya Searah dengan Perpindahan Benda

Sebuah gaya (F) yang bekerja pada sebuah benda hingga titik tangkapnya mengalami perpindahan  S yang arahnya sama dengan arah gaya, dapat dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya itu positif  dan besarnya :

W =  F  x  S
  Misalnya, gaya (F) sebesar 10 Newton dengan arah timur bekerja pada sebuah  benda sehingga berpindah 15 m kearah timur, maka usaha yang dilakukan oleh F1 adalah  W1 = F1 x S = 10N  x  5m  =  50  joule.
 Gaya F2 dengan arah Utara sebesar 10 Newton bekerja pada sebuah benda sehingga   benda itu berpindah 5 m ke Utara, maka usaha yang dilakukan oleh F2 adalah W2 = F2x S = 10N x 5m = 50 joule. Jadi, nilai W1 dan W2 sama walaupun F1 dan F2 berbeda.  Nilai S1 dan S2   juga berbeda. F dan S adalah besaran Vektor, sedangkan W bukan.

Satuan Usaha

Usaha diberi lambang W, gaya F dan  jarak S. Jadi, rumus usaha menjadi:

    W = F x S

Di  dalam sistem Satuan Internasional, digunakan Newton sebagai satuan gaya dan meter  sebagai satuan perpindahan. Satuan usaha dalam Satuan Internasional adalah Newton- meter. 1 Newton.meter = 1 Joule.
Satu joule adalah besarnya usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya sebesar 1 Newton, apabila titik tangkap gaya itu berpindah melalui  jarak satu meter, searah dengan arah gaya tersebut. Jika sistem satuan gaya adalah dyne dan satuan perpindahan adalah sentimeter  maka satuan usaha adalah dyne sentimeter atau erg. Satu erg adalah besamya usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya sebesar 1 dyne, apabila titik tangkap gaya itu berpindah melalui  jarak 1 cm searah dengan arah gaya itu.
    1 m     =  100 cm
     1 joule =  107 erg

Ukuran Usaha

Besarnya usaha yang telah dilakukan sama dengan besar gaya x perpindahan. Bila gaya atau perpindahannya nol, berarti tidak ada usaha yang dilakukan. Dengan demikian, sebuah benda yang diangkat vertikal, besarnya usaha yang harus dilakukan selalu sama dengan berat benda x  jarak vertikal yang ditempuh untuk mengangkat benda itu. Jadi, dalam segala hal berlaku rumus:

Usaha   =   gaya  x  jarak

Misalnya, seseorang memiliki berat 500 Newton dan melakukan usaha 5000 Newton  meter untuk menaiki tangga yang tingginya 10 m. Hasilnya sama dengan berat badannya. Dengan demikian, ia mengangkut dirinya sendiri setinggi 10 m melawan gaya gravitasi bumi.
Seseorang menghela sebuah peti yang beratnya 200 Newton pada lantai mendatar  sejauh 10m, usaha yang diperlukan  kurang  dari 500 Newton. Sebuah gaya yang diperlukan hanyalah untuk menentang gesekan dengan lantai. Misalnya, koefisien gesekan antara peti dengan lantai 0,3 maka gaya untuk menggerakkan peti adalah 0,3 x 500  Newton =  150 Newton. Jadi, besar usaha orang tersebut untuk menghela peti adalah 150 newton x  10 m = 1500 Newton meter.

Pengertian Usaha

Jika sebuah gaya kekerja pada suatu benda dan selama gaya ini bekerja benda tersebut berpindah, maka dapat dikatakan bahwa gaya ini melakukan usaha. Jadi, usaha adalah sesuatu yang dilakukan. Contohnya, petani menanam satu karung benih beras, artinya, petani tersebut hanya melakukan gaya tanpa melakukan usaha. Sang petani dapat dikatakan melakukan usaha Jika benih beras tersebut dibawa dari tempat yang satu ke tampat  lainnya.
Sebuah mesin derek yang mengangkut batu atau pasir dari tanah kemudian memindahkannya ke truk dapat dikatakan melakukan usaha. Akan tetapi, alat penceduknya yang hanya menggenggam batu dan pasir tidak dikatakan melakukan usaha. Contoh lain yang termasuk melakukan usaha adalah kuda yang sedang menarik kereta. Begitu pula jika kamu memindahkan meja atau kursi.

Merancang Percobaan Sederhana Turbin Matahari

Turbin matahari merupakan  mesin sederhana yang dapat mengubah energi matahari menjadi energi gerak. Cara membuatnya mudah.
a.    Ambillah botol plastik yang besar. Potonglah sebagian sisinya sehingga bagian dalam botol dapat dicat hitam.
b.     Tusukkan jarum pentul pada sepotong  penghapus karet, hingga penghapus karet ada ditengah-tengah jarum.
c.     Tusuklah bibir botol dengan menggunakan jarum pentul sehingga jarum melintang di bagian bibir botol.
d.     Buatlah kincir dari kertas almunium  tipis seperti pada gambar.
e.     Tancapkan kincir di atas penghapus karet pada jarum pentul di bibir botol.
f.     Arahkan bagian botol yang dicat hitam ke arah sinar matahari.
g.     Apa yang terjadi pada kincir?

Satuan Energi

Seperti telah diterangkan di muka, energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan  kerja Dengan demikian satuan kerja dapat juga  digunakan untuk menentukan satuan energi.
Rumus untuk energi potensial adalah mgh. Bila massa dinyatakan dalam kilogram dan tinggi dalam meter, maka satuan energi potensial adalah newton meter atau joule.  Bila massa dinyatakan dalam gram dan tinggi dalam sentimeter, maka satuan energi potensial adalah dyne sentimeter atau erg. Sementara rumus energi kinetik adalah:

          Ek  =    mv 2                                
   
Rumus ini dapat ditulis menjadi 
Ek =  mv2  mg x 

Bila massa dinyatakan dalam kilogram, dan  jarak dengan meter, maka satuan energi  kinetik adalah:
   

Bila massa dinyatakan dalam gram dan jarak dengan sentimeter, maka  satuan  energi kinetik adalah:


Contoh:
1.        Sebutir peluru yang massanya 25 gram bergerak dengan 200 m/s. Berapakah energi      kinetiknya? Bila peluru itu mengenai sepotong kayu dan masuk kedalam 2 cm, berapakah gaya kayu rata-rata yang menghambatnya ?
Jawab :
                         
                  
                        
2.     Sebuah benda yang massanya 100 gram dijatuhkan dari ketinggian 10 m diatas tanah      Berapakah energi kinetiknya pada saat mengenai tanah?
    Jawab:
    El watt  =  mgh
                    =  0,01 x  9,8  x 100
                =  9,8 joule
    El + Ek      =  El 1 + Ek1
    E watt + 0  =  0 + Ek watt
    Ek watt      =  El watt + 9,8 joule

Sumber Energi

  Matahari merupakan sumber energi utama bagi bumi. Kebanyakan tumbuhan membuat makanannya dari air, karbon dioksida, mineral, dan cahaya matahari. Tumbuhan merupakan sumber makanan bagi hewan dan manusia. Tumbuhan yang telah tertimbun di dalam tanah berjuta-juta tahun yang lalu dapat menghasilkan batu bara, minyak tanah, dan sebagainya menjadi sumber energi bahan bakar.
Matahari dapat mempengaruhi suhu udara dan angin, sedangkan angin dapat dimanfaatkan untuk memutar kincir angin dan membangkitkan energi listrik. Selain itu, matahari juga berpengaruh terhadap terjadinya pasang surut sungai dan air terjun (sumber pembangkit energi listrik).
Energi yang dipancarkan oleh Matahari adalah reaksi-reaksi inti. Itulah sebabnya air laut menguap karena panas matahari. Uap air bergerak ke angkasa dan mengembun akibat kedinginan. Kemudian  jatuh  ke Bumi menjadi air hujan. Di gunung, air mempunyai energi potensial terhadap laut yang kemudian menimbulkan sungai dan air terjun. Air terjun dapat menggerakkan mesin-mesin turbin untuk membangkit tenaga listrik. Pasang-surut adalah hasil pengaruh Matahari dan bulan dengan demikian, bisa dikatakan bahwa energi Matahari adalah energi inti.

Energi Mekanik

 Mekanika artinya sesuatu yang berkaitan dengan gerak. Energi mekanika ini terdiri dari energi potensial dan kinetik.
a.    Energi potensial
    Potensial artinya mempunyai kekuatan dan kesanggupan. Dengan demikian, energi potensial adalah energi yang tersimpan pada sebuah benda yang berada pada suatu ketinggian tertentu diatas tanah.
Benda tersebut dapat menghasilkan gaya untuk melakukan suatu usaha, juga energi tempat yang diperoleh dari kedudukannya diatas tanah. Misalnya, benda A berada pada ketinggian H di atas tanah. Dengan pertolongan sebuah katrol dan tali, benda A tersebut dapat digunakan untuk benda lain (B) yang lebih ringan ke atas setinggi H.
Ketika benda A diangkat, diperlukan suatu gaya melalui tali kepada benda B yang      melakukan usaha.
Jika massa benda tersebut m, maka beratnya adalah m x g x h, sedangkan g adalah percepatan gravitasi. Bila sebuah benda pada ketinggian H kita lepaskan, benda itu akan jatuh akibat gaya tarik  bumi. Di dalam hal ini, gaya tarik bumi melakukan kerja. Jadi, benda yang berada pada ketinggian H mempunyai kemampuan untuk melakukan kerja sebesar mgh. Uraian di atas, bila dirumuskan secara matematis akan menjadi :

 W =  m  x  g  x  h


Sebuah benda mempunyai energi potensial mgh terhadap suatu tempat tertentu bila benda tersebut berada pada ketinggian H. Sebuah batu yang terletak pada karang curam mempunyai energi potensial, karena dapat menghasilkan daya untuk melakukan kerja (usaha), pegas yang direntangkan juga mempunyai energi potensial, karena dapat melakukan kerja. Bensin mempunyai energi potensial, karena mempunyai letupan uap bensin bercampur udara menggerakkan mesin.

b.       Energi kinetik
Kinetik artinya sesuatu yang berkaitan dengan gerak, sedangkan kinetika adalah      cabang pengetahuan dinamika yang berkaitan dengan pengaruh suatu gaya gerakan benda.
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh sebuah benda karena geraknya. Sebuah      benda dikatakan mempunyai energi kinetik atau tenaga gerak, bila geraknya dapat menghasilkan gaya yang dapat melakukan kerja. Misalnya, sebuah peluru yang ditembakkan dari senapan atau dua buah kereta api yang bergerak dengan cepat.
Bila gaya sebuah benda yang bergerak dapat melakukan usaha, maka benda yang bergerak itu dihambat oleh gaya reaksinya sehingga kecepatannya berkurang. Bila benda sudah berhenti, berarti tidak ada usaha yang dilakukannya. Energi kinetik dari benda yang massanya m dan bergerak dengan kecepatan v, dapat dinyatakan dengan rumus:

Energi akan bertambah bila dilakukan usaha pada benda itu dan berkurang bila benda itu melakukan usaha. Untuk dapat melakukan usaha secara terus menerus, energi yang harus ditambah karena telah dikeluarkan sewaktu benda itu mengeluarkan usaha. Benda A yang berada pada ketinggian H dari lantai dihubungkan dengan benda B melalui tali dari sebuah kontrol. Energi potensial  A = m x g x h, sedangkan B = 0. Bila A turun, energi potensialnya  berkurang, karena melakukan usaha, yaitu  mengangkat  B  ke  atas, sedangkan B akan naik.

Energi potensial B bertambah, karena dilakukan gerakan kepadanya. Ketika A sampai  dilantai, energi potensial tidak ada, dan B yang sampai pada ketinggian H mempunyai  energi potensial  m  x  g  x  h.
Bola A dan B terletak pada bidang mendatar. Mula-mula energi potensial kedua  bola terhadap bidang mendatar adalah nol, demikian pula energi kinetiknya. Kalau  A disodok dan bergerak hingga menumbuk bola B, A pada mulanya memperoleh  energi kinetik, karena dilakukan usaha kepadanya. Setelah menumbuk bola B, Kecepatan A akan berkurang. Sebaliknya, B  memperoleh kecepatan hingga memperoleh energi kinetik bergerak.
Sebuah ayunan sederhana yang sedang berayun melakukan gerakan bolak-balik ABCBA. Ketika bola berada di A dan kecepatannya nol, energi kinetiknya juga nol, sedangkan potensialnya terhadap B adalah mgh. Demikian pula bila kedudukannya di C. Bila bola berada di B, energi potensialnya nol, sedangkan kecepatannya maksimum hingga energi kinetiknya maksimum. Ketika sampai di C, energi kinetik = nol, karena berubah menjadi energi potensial. Lalu, kembali ke B, energi potensialnya lebih besar karena menjadi energi kinetik lagi, dan seterusnya.
 Jika tidak ada gesekan antara bola dengan udara dan tali dengan titik penggantung, bola tersebut  tentu akan berayun terus. Gesekan tersebut  menimbulkan kalor. Energi kinetik dan potensial bola tersebut tidak hilang, melainkan berubah sedikit demi sedikit menjadi panas. Agar dapat melakukan usaha, suatu benda harus mendapatkan tambahan energi. Oleh karena itu, agar lampu minyak tanah terus menyala, minyaknya harus ditambah. Lampu listrik  bisa tetap menyala karena energi listriknya terus mengalir. Mobil terus berjalan, bensin harus selalu penuh. Singkatnya, peristiwa apapun yang melibatkan perubahan energi dari bentuk yang satu ke lainnya  jumlah energi seluruhnya selalu tetap.

Perubahan Bentuk Energi

Perubahan Bentuk  Energi
Batu baterai jika dihubungkan pada senter akan menghasilkan cahaya. Cahaya baterai digunakan untuk penerang pada waktu gelap. Baterai memiliki energi kimia dan cahaya juga merupakan salah satu bentuk energi. Dari alat senter, dapat dilihat bahwa energi kimia dapat berubah menjadi energi cahaya.
Energi dapat berubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Energi yang kita manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya adalah perubahan bentuk energinya. Perubahan energi selalu terjadi ketika energi tersebut digunakan. Beberapa contoh perubahan energi adalah sebagai berikut.

a.     Energi listrik menjadi energi gerak
Saat kamu kepanasan di rumah, kamu tentunya akan menyalakan kipas angin. Dari kipas angin tersebut hembusan udara segar akan kamu rasakan. Hembusan udara yang kamu rasakan berasal dari gerakan baling-baling pada kipas. Mengapa baling-baling  kipas dapat bergerak? Baling-baling kipas dapat bergerak karena adanya perubahan energi pada kipas angin. Perubahan energi yang terjadi adalah energi listrik berubah  menjadi energi gerak.Benarkah energi listrik berubah jadi energi gerak? Untuk membuktikannya, kamu cabutlah kabel kipas angin. Perhatkan apa yang terjadi?

b.     Energi listrik menjadi energi cahaya
Apa yang kamu lakukan jika keadaan di rumahmu gelap? Tentunya kamu akan menyalakan  lampu untuk menerangi ruangan.Alat yang merubah  energi listrik menjadi energi cahaya adalah bohlam atau  lampu.

c.     Energi listrik menjadi energi bunyi
Nyalakanlah radio di rumahmu. Apa yang menyebabkan radio di rumahmu berbunyi? Radio berbunyi karena ada listrik yang mengalir di dalamnya. Radio merupakan salah satu contoh alat yang bisa merubah energi listrik menjadi energi bunyi.

d.    Energi gerak menjadi energi listrik
Pernahkah kamu mendengar kincir angin? Kincir angin di Negara Belanda digunakan  sebagai pembangkit tenaga listrik. Pada kincir angin ada alat yang bisa merubah energi gerak menjadi energi listrik. Ada pula alat lain yang dapat merubah energi gerak menjadi enegi listrik, contohnya adalah dinamo pada sepeda dan   alat pada PLTA.

Hukum Kekekalan Energi

Hukum ini menyatakan, bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan,  melainkan hanya dapat diubah dari bentuk satu ke lainnya.  Jumlah energi selalu tetap  (konstan) meskipun terjadi perubahan energi dari bentuk yang satu ke  lainnya. Misalnya, energi listrik dapat diubah menjadi panas dan cahaya serta energi mekanik  dapat diubah menjadi listrik.
Pada perubahan suatu energi, jumlahnya selalu tetap. Salah satu cara untuk dapat  membuktikan Hukum Kekekalan Energi adalah dengan percobaan.

  Percobaan       1

a.    Gosokkan suatu benda dengan benda lain, misalnya dua buah balok kayu atau sebilah kayu dengan tangan.
b.       Apa yang kamu rasakan ?
                                                     
Percobaan tersebut membuktikan, bahwa benda-benda yang digosokkan menjadi lebih panas dari pada sebelumnya. Dengan demikian,energi dapat diubah menjadi usaha atau panas.
Sekalipun manusia tidak dapat menciptakan energi, tetapi melalui pembuatan mesin yang berputar terus-menerus pada akhimya menghasilkan energi gerak. Energi manusia untuk beraktivitas berasal dari makanan, baik makanan hewani (dari hewan) maupun nabati (dari tumbuhan). Sementara energi yang tersimpan di dalam hewan dan tumbuhan berasal dari energi bentuk lain. Dengan demikian, manusia tidak dapat menciptakan energi, melainkan hanya mengubah dari bentuk yang satu ke lainnya.
Kamu tentu pernah mendengar slogan hemat energi. Slogan ini dimasyarakatkan untuk mengajak seluruh pamakai energi agar memanfaatkan energi hasil bumi seefektif dan seefisien mungkin. Energi yang dihasilkan oleh bumi adalah bahan minyak, gas, dan batu bara. Jumlah energi tersebut sangat terbatas yang lambat laun akan habis  juga. Oleh sebab itu, manusia harus kreatif  mencari dan memanfaatkan sumber energi lain untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar minyak dan listrik.

Pengertian Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Sebuah benda dikatakan mempunyai energi bila dapat menghasilkan gaya yang dapat melakukan kerja. Air yang mengalir disebut berenergi, karena memiliki gaya gravitasi yang memberi kecepatan. Demikian pula angin yang berhembus dan gelombang air pasang surut.
Panas adalah bentuk energi yang dapat mengubah air menjadi uap, sedangkan tekanan uap dapat digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin. Manusia dapat melakukan berbagai aktivitas, karena memiliki energi berbentuk kalor yang berasal dari bahan makanan yang dimakannya. Di dalam  kehidupan sehari-hari, energi sering disebut tenaga. Misalnya, tenaga air, angin, nuklir, listrik, dan matahari.
Suatu bentuk energi dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Contoh-contoh energi adalah panas, bunyi, cahaya, listrik, kimia, atom, dan nuklir. Seseorang dapat mengubah energi panas menjadi gerak. Misalnya, dalam mesin uap. Fotografer mengubah energi cahaya menjadi kimia, yaitu ketika mengafdruk film. Setrika listrik mengubah energi listrik menjadi panas.
Singkatnya, energi dapat menyebabkan perubahan pada bentuk zat. Energi dapat diukur berdasarkan besar-kecil pengaruhnya pada zat. Semakin besar efek yang ditimbulkan, berarti  energi semakin besar. Misalnya, air akan berubah menjadi uap kalau dipanaskan. Semakin banyak air yang dialirkan, panas yang diuapkan akan semakin besar.

Bentuk-Bentuk Energi

Pernahkah kamu melihat ibu memasak air di dapur? Dengan cara apa ibu memasak air? Tentu saja ibu memasak air di atas api. Api dari kompor menimbulkan panas. Panasnya api menyebabkan air yang dimasak ibu mendidih. Panas merupakan salah satu contoh energi dalam kehidupan sehari-hari. Banyak sekali energi yang berada di sekitar kita. Perhatikanlah bagaimana cara mobil-mobilan bergerak? Perhatikan pula bagaimana caranya radio bisa berbunyi? Mobil-mobilan bergerak dan radio berbunyi disebabkan karena adanya energi. Di alam terdapat beberapa bentuk energi, antara lain.
a.       Energi otot terdapat di dalam tubuh yang dibentuk oleh zat-zat makanan, minuman,                   dan oksigen.
b.       Energi pegas yang berbentuk gulungan dapat berubah menjadi energi potensial. Bila gulungannya dilepas, energi berubah menjadi energi kinetik misalnya, untuk menggerakkan arloji.
c.      Energi bunyi sebuah buku dijatuhkan dari ketinggian tertentu energi potensialnya berubah menjadi kinetik. Setelah tiba dilantai, energi potensial dan kinetiknya hilang berubah menjadi bunyi dan sebagian panas. Itulah sebabnya, buku yang jatuh dan mencapai tanah akan menghasilkan suara gaduh.
d.     Energi panas. Kegiatan menggergaji besi atau kayu menghasilkan panas. Dengan demikian, energi kinetik pada benda yang bergesekan akan berubah menjadi panas.
e.     Energi cahaya. Tiang dapat membara karena reaksi kimia dari karbon dengan oksigen di udara. Energi yang dilepaskan adalah energi panas dan cahaya.
f.      Energi listrik. Di dalam lampu pijar, listrik dapat memijarkan kawat yang mencairkan cahaya. Aki dan batu baterai mengubah energi kimia menjadi energi kinetik.
g.     Energi atom. Dihasilkan dari reaksi atom yang pecah menjadi inti atom dan partikel-partikel lainnya dengan melepaskan energi dalam bentuk panas.

Soal dan Latihan Gaya dan Percepatan

A.     Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar dengan memberi tanda silang!
1.     Yang dimaksud dengan kekuatan untuk mendorong atau menarik disebut......
    a.    Tenaga
    b.     Gaya
    c.     Tekanan
    d.     Gaya gesekan
2.     Besarnya gaya dapat diukur dengan menggunakan..............
    a.     Neraca pegas
    b.     Timbangan
    c.     Anak timbangan
    d.    Meteran
3.      Ani mendorong meja ke arah kanan sebesar 30 N, dan Tika mendorong meja tersebut ke arah kiri sebesar 20 N. Berapakah besarnya resultan gaya dan kemana arah gerak meja tersebut?
    a.     10 N ke kanan
    b.     20 N ke kiri
    c.     30 N ke kanan
    d.     40 N ke kiri
4.     Satuan gaya adalah.......
    a.      m/s
    b.     Joule
    c.     Newton
    d.     kg
5.     Gaya gesekan yang menguntungkan adalah........
a.    Gaya gesekan menyebabkan panas yang berlebihan pada mesin mobil dengan kopling dan mengakibatkan mesin mobil cepat rusak karena aus.
b.     Gaya gesekan antara ban mobil  dengan jalan raya menyebabkan ban mobil cepat tipis.
c.     Gaya gesekan udara dengan mobil menyebabkan mobil tidak dapat melaju  dengan kecepatan penuh.
d.      Rem sepeda dibuat dengan cara menggesekkan rem dengan ban sepeda.
6.     Arah gaya gesekan adalah......
a.     Searah dengan gerak benda.
b.     Berlawanan dengan gerak benda.
c.     Searah dengan gaya benda
d.     Berlawanan arah dengan gaya benda.
7.     Gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan.......
    a.     Kecepatannya.
    b.     Percepatannya.
    c.     Beratnya
    d.     Waktunya
8.     Yang dimaksud dengan massa adalah........
a.     Banyaknya zat yang terkandung  oleh suatu benda.
b.     Gaya  gravitasi yang bekerja pada benda.
c.     Dorongan atau tarikan yang diberikan pada benda.
d.     Besarnya gaya tarik yang dilakukan oleh benda.
9.     Sebuah benda massanya 4 kg bergerak dengan percepatan 12 m/s2. Berapakah gaya yang bekerja pada benda tersebut?
    a.    3 N
    b.     12 N
    c.     16 N
    d.     48 N
10.     Resultan gaya akan bernilai nol jika.............
a.    Gaya yang bekerja sama besar.
b.    Gaya yang bekerja sama besar dan berlawanan arah.
c.    Gaya yang bekerja  sama besar dan searah.
d.    Gaya yang bekerja harus berlawanan arah.

B.    Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas!
1.    Apa yang dimaksud dengan gaya gesekan?
2.    Sebutkan bunyi  Hukum I Newton?
3.    Apa bedanya massa dengan berat?
4.    Jelaskan perbedaan gaya gesekan pada permukaan yang licin dan kasar!
5.    Diketahui gaya F1 = 3 N ke kanan, gaya F2 = 4 N ke kiri dan gaya F3 = 5 N ke kanan. Tentukan besar dan arah resultan gaya!

Hukum Newton

Hukum Newton
1.     Hukum  I Newton
Pada awal bab telah dijelaskan bahwa benda bergerak jika mendapatkan gaya luar yang bekerja pada benda tersebut. Gaya  luar yang bekerja tersebut bisa berupa dorongan atau tarikan. Apa yang terjadi  bila tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda? Apakah benda bisa bergerak?Untuk menjawab pertanyaan ini, kita lakukan kegiatan di bawah ini.

  Percobaan      5

a.     Sediakanlah mobil-mobilan.
b.     Letakan mobil-mobilan tersebut dengan  bagian roda di atas.
c.     Doronglah mobil dengan posisi di atas. Perhatikan berapa jauh mobil bergeser.
d.     Letakan mobil dengan roda di tas lantai. Kemudian doronglah.
e.    Perhatikan berapa jauh mobil bergeser?
f.     Bandingkan hasil pengamatanmu dari kedua kejadian di atas.

Mobil yang rodanya diletakan di lantai bergeser lebih jauh. mobil ini kemudian terhenti di suatu tempat. Berhentinya mobil dikarenakan adanya gaya yang bekerja antara  roda dengan lantai.Gaya ini dinamakan gaya gesekan. Gaya gesekan antara roda dengan lantai lebih kecil dibandingkan  gaya gesekan antara badan mobil dengan lantai. Hal inilah yang menyebabkan mobil dengan posisi roda di lantai dapat bergeser lebih jauh.
Seandainya gaya gesekan  antara mobil dengan lantai dapat dihilangkan, maka mobil tidak akan pernah berhenti. Mobil akan terus menerus bergerak walaupun tanpa tarikan atau dorongan lagi. Kejadian seperti ini oleh Isaac Newton kemudian dipelajari lebih  mendalam dan dijadikan sebagai hukum, yang kemudian dikenal dengan nama Hukum I Newton.
Bunyi Hukum I Newton adalah sebagai berikut.

Bila resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol maka  benda tersebut akan bergerak terus dengan kelajuan tetap atau diam.

Secara  matematis pernyataan Hukum I Newton dinyatakan sebagai berikut.

       S F  =  0

2.     Hukum II Newton
“Gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan massa dan percepatan  benda dimana arah gayanya sama dengan arah percepatan benda tersebut”.
Pernyataan  di atas merupakan hubungan antara massa dan percepatan yang merupakan bunyi Hukum I Newton tentang gaya. Kalau Hukum II Newton dituangkan ke dalam  persamaan matematika, maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

    Gaya  =  Massa   x   percepatan
    F       =       m . a
Dimana :
F = Gaya ( Newton)
m = Massa benda (kg)
a  = Percepatan ( m/s2)

Persamaan ini menunjukkan bahwa :
a.     Gaya yang konstan menghasilkan percepatan yang konstan.
b.     Semakin besar gaya yang ada, percepatan yang diberikannya pun semakin besar pula.

Contoh soal
Gerobak kecil dengan massa 2 kg ditarik dengan gaya (F) yang konstan.
a.     Jika percepatan gerobak tersebut adalah 1,5  m/s2, berapakah besarnya gaya (F) gerobak itu?
b.     Jika gaya yang dihasilkan gerobak tersebut adalah 6 N, berapa besar percepatannya?
Jawab :
m  =  2 kg
a   =  1,5  m/s2
a.      F   =  m. a
             =  2 kg. 1,5 m/s2
                 =  3,0 N
b.     F   = 6 N
    m  = 2 kg
    a   =  =
        = 3 m/s2

3.     Hukum III Newton
Ambilah sebuah paku. Kemudian tekanlah paku tersebut dengan jari secara perlahan. Apa yang kamu rasakan?Tentu sakit bukan? Tekanlah kembali paku dengan lebih kuat. Tentu kamu merasakan sakit yang lebih dibandingkan yang pertama. Mengapa tangan terasa sakit ketika menekan paku? Pada saat jari tangan menekan paku, ini berarti kamu mengerjakan gaya pada paku tersebut. Sedangkan paku menekan permukaaan jari kamu sehingga kamu merasakan sakit.
Peristiwa di atas merupakan peristiwa aksi reaksi yang terkenal dengan nama Hukum III Newton. Bunyi Hukum III Newton adalah :

Jika benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua maka benda kedua akan mengerjakan gaya pada benda pertama yang besarnya sama tetapi berlawanan arah.

Pasangan aksi reaksi dapat terjadi jika :
a.     Pasangan aksi reaksi ada jika benda saling berinteraksi.
b.     Aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda.
c.     Aksi dan reaksi sama besarnya tetapi berlawanan arah.

Berat dan Masa

Berat dan massa mempunyai pengertian yang berbeda. Massa dimana-mana selalu sama, sedangkan berat berubah-ubah menurut tempat benda tersebut berada.
Massa adalah banyaknya zat yang dikandung oleh suatu benda, sedangkan berat benda adalah gaya grafitasi yang bekerja pada benda tersebut karena dipengaruhi gaya tarik bumi terhadap benda. Oleh karena itu, semakin tinggi letak suatu benda dari permukaan bumi, beratnya akan semakin berkurang. Menurut Satuan Internasional, satuan berat adalah Newton.
Bila massa benda m dengan berat W, maka hubungan antara massa dan berat benda dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
W = m  x  g     
    Keterangan:
    g : percepatan gravitasi bumi yang besarnya bergantung kepada letak benda berada di bumi.
Di dalam kehidupan sehari-hari, orang masih menggunakan kilogram dan gram untuk membedakannya dengan satuan massa yang dinyatakan dalam kgf. Sekalipun berat merupakan sifat benda yang praktis dan banyak digunakan, tetapi pengertian ini kurang logis misalnya, berapakah berat suatu benda bila massanya 10 ?
Berat benda itu tentu saja kurang dari beratnya di bumi. Disebabkan kecepatan grafitasi di bumi berbeda-beda, berat benda di berbagai tempat pun berbeda.

Berat jenis suatu zat adalah berat zat tersebut per satuan volumenya.  

Secara sederhana, pengertian diatas dirumuskan menjadi:



 Menurut Satuan Internasional, satuan untuk berat jenis adalah Newton/m3. Dengan demikian, benda yang beratnya 1 newton dan volume 1 m3 mempunyai berat jenis 1 Newton/ m3. Lambang untuk berat adalah (W) dan volume ialah (V). Dengan demikian, rumusnya  menjadi:


Contoh :
Sepotong besi yang panjangnya 20 cm, lebar 15 cm dan tebal 2 cm memiliki berat 15 newton. Hitunglah berat  jenis besi tersebut!
Jawab:
V  =  p  x  l  x  t
     = 20 cm  x  5 cm  x  2 cm
V  = 200 cm 3 = 0,0002 m3
W =
W =  75.000 N/m3

SOAL-SOAL LATIHAN GERAK BENDA UNTUK SMP

A.      Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar dengan memberi tanda silang!
1.         Jarak yang ditempuh oleh sebuah partikel yang melakukan gerak lurus beraturan adalah berbanding lurus dengan....
a.        Kecepatannya
b.        Percepatannya
c.        Massanya
d.    Pengangkatan dan waktu yang diperlukan.
2.    Sebuah partikel yang melakukan suatu gerakan lurus diperlambat beraturan mempunyai kecepatan yang....
a.    Berbanding terbalik dengan waktu selama benda itu bergerak
b.    Berbanding terbalik dengan kecepatannya
c.    Berbanding lurus dengan massanya
d.        Berbanding lurus dengan waktu selama benda itu bergerak
3.    Satuan Standar Internasional untuk percepatan adalah....
    a.        m/detik                                  
    b.    cm/detik
    c.        m/det2                                     
    d.    cm/det2
4.    Seorang penumpang kereta api yang berjalan pindah dari gerbong satu ke gerbong lainnya, berarti ia melakukan gerakan terhadap.....
    a.     Stasiun
    b.    Kereta api  saja
    c.     Kereta api dan stasiun                        
    d.     Penumpang yang lainnya
5.        Jarak Bandung - Surabaya ditempuh dalam waktu 10j am, bila kecepatannya 25 m/detik jaraknya adalah ....
        a.    450 km
    b.    800 km
    c.    700 km
    d.    900 km
6.    Gerak yang dipercepat terjadi pada....
        a.     Benda bergerak
    b.     Bola yang dipukul
    c.     Benda yang jatuh
    d.     Bola yang dilempar ke atas
7.        1 km/jam menurut Standar Internasional adalah....
    a.     3,5 km/sekon
    b.     5,18 m/detik
    c.     1 m/detik                                     
    d.     0,36 m/detik
8.     Gerak matahari dari timur ke barat termasuk....
        a.        Gerak semu
    b.        Gerak lurus
    c.    Gerak ganda
    d.        Gerak dipercepat
9.        Percepatan adalah besaran ....
    a.         Skalar
    b.         Vektor
    c.    Poko
    d.        Skalar atau vektor

B.      Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dangan singkat dan  jelas!
1.    Apakah yang dimaksud dengan gerak?
2.       Mengapa gerak ataupun diam itu relatif?
3.       Mengapa pengamatan di bumi juga bersifat relatif ?
4.      Apakah perbedaan antara percepatan dengan kecepatan ?
5.       Sebuah mobil yang sedang bergerak dengan kecepatan 90 km/jam. Kemudian direm sedemikian rupa hingga berhenti dengan perlambatan tetap dalam waktu 10 detik. Hitunglah perlambatannya ?

PERCEPATAN GERAK BENDA

Percepatan
Pada pokok bahasan sebelumnya kita telah belajar tentang gerak lurus beraturan. Dalam kehidupan sehari-hari, jenis gerakan yang sering kita temui adalah gerakan benda yang  berubah kecepatannya. Gerakan benda yang berubah yang  paling  sederhana adalah gerak lurus berubah beraturan.
Percepatan adalah pertambahan kecepatan persatuan waktu. Setelah mengamati gerak berubah beraturan, sekarang cobalah perhatikan gerak lurus dipercepat beraturan, yaitu gerak lurus yang memiliki percepatan tetap. Kecepatan benda yang bergerak lurus dipercepat beraturan diperlihatkan melalui rumus berikut
               
V  =  a  x  t

Gerakan benda yang dipercepat dapat dibuat grafiknya pada gambar 16.6 berikut.
Perlambatan adalah perubahan pengurangan kecepatan peraturan waktu, sedangkan gerak lurus diperlambat beraturan adalah gerak lurus yang memiliki perlambatan tetap. Satuan percepatan dan perlambatan adalah  m / s2 atau m / det2.
Gerakan benda yang diperlambat dapat dibuat grafiknya pada gambar 16.7 berikut.

Contoh:
1.        Seseorang naik sepeda melalui  jalan yang menurun pada permulaan sekon (detik) pertama kecepatannya 2 m/detik. Kemudian, berubah menjadi 4 m/detik pada permulaan sekon. Kecepatan tersebut menjadi 4 m/detik dan berubah menjadi 8 m/ detik. Dari permulaan sekon, perubahan sampai permulaan sekon kedua bertambah (4 - 2)m/detik = 2 m/detik, sedangkan dari permulaan sekon kedua bertambah menjadi m/detik = 2 m/detik sampai sekon ke tiga. Dari permulaan sekon ketiga sampai ke empat bertambah 8-6 m/detik = 2 m/detik. Jadi, percepatannya tetap, yaitu 2 m/detik tiap detik atau 2 m / det ik2.
2.    Sebuah benda dijatuhkan bebas dari puncak sebuah menara yang tinggi. Benda itu  jatuh dengan percepatan 9,8 m/detik( kecepatan mula -mula = 0, setelah 1 detik 9,8  m/detik, 2 detik berubah menjadi 2 x 9,8 = 19,6 m/detik. Setelah 3 dan 4 detik  berubah menjadi 3 x 9,6 m/detik = 29,4 m/detik dan 4x9,8 m/detik = 39,2 m/detik. Jika benda itu dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 30 m/detik, maka  kecepatan mula-mula adalah 30m/detik. Kemudian setelah 1 detik berubah menjadi  30-9,8 m/detik = 20,2 m/detik, 2 detik     = 30-2 x 9,8 m/detik = 10,4 nVdetik, dan 3 detik = 30-3 x 9,8 m/detik = 0,6 m/detik.
     Dengan cara lain, kecepatan benda yang dijatuhkan bebas setelah 4 detik adalah;
         v  =  a  x   t
            =  9,8 m/det2  x  4 detik
            =  39,2  m/detik
    Untuk benda yang dilemparkan ke atas kecepatannya sebelum 3 detik adalah:
        v   = 30 m/detik -  a  x  t
             = 30 m/detik - 9,8 m/det2  x  3 detik
             = 30 m/detik- 29,4  m/detik
             = 0,6 m/detik

Rumus untuk gerak dipercepat beraturan, misalnya untuk mengetahui gerak benda
dipercepat beraturan adalah sebagai berikut:

Bila kecepatan awalnya = 0, kecepatan akhir = v, dan waktunya = t , maka percepatan
adalah perubahan kecepatan waktu.

Bila percepatan beraturan, kecepatannya juga bertambah beraturan

Rumus di atas disederhanakan menjadi:

Vt =  0  x  at

Kecepatan rata-rata =   (kecepatan awal + kecepatan akhir)

  

Pernyataan ini hanya akan berlaku bila percepatannya beraturan. Sebaliknya, bila tidak  beraturan,kecepatan rata-ratanya  bukan  1/2 ( kecepatan awal + kecepatan akhir).
Jarak yang ditempuh = kecepatan rata-rata x waktu. Bila  jarak yang ditempuh = S, maka    .
Hubungan antara kecepatan akhir,kecepatan  awal, percepatan dan jarak adalah :
jarak = kecepatan rata-rata x waktu.
Bila disederhanakan menjadi:

S  =  v   x   t

Karena kecepatan rata-rata: v =  (v +0 dan waktu:  )                 
 
maka  jarak  S  =    (v + 0)   x  
                 
Rumus ini disederhanakan menjadi:    V2   =  Vo2 +   2 as

Rumus 1,2,dan 3 ini merupakan rumus dasar untuk gerak dipercepat beraturan.

Contoh:
1.        Kecepatan sebuah mobil diperbesar dari 54 km/jam menjadi 72  km/jam, dalam waktu 2,5 detik. Berapakah percepatannya dan jarak yang ditempuh selama waktu  tersebut ?
    Jawab:
   
   
          
    Percepatan dapat dicari dengan rumus :
   
        
       
    Jadi percepatan = 2 m/detik, maka jarak yang ditempuh mobil dalam waktu 2,5 deyik adalah :
   
       
2.      Sebuah kereta api semula bergerak dengan kecepatan 72 km/jam dikurangi   kecepatannya  menjadi  l8 km/jam  dalam waktu 1/2  menit hitunglah kecepatannya?
    Jawab:
       Vo  =  72 km/jam
   
   
   
   
   
   
   
   
   
     a    =  -5 m/detik2
         Tanda min (-)  menunjukkan  perlambatan.

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
    Ketika kamu sedang bersepeda, kemudian  jalan yang kamu lalui tiba-tiba menurun, apa yang kamu rasakan? Apakah gerakan sepedamu semakin lama semakin cepat ? Gerakan sepedamu tentu semakin lama semakin cepat, karena terjadi pertambahan kecepatan pada setiap sekon yang dilaluinya. Gerakan ini disebut gerakan berubah beraturan.
Untuk lebih  jelasnya, lakukanlah percobaan kedua dengan mengganti  kereta dinamik  atau troli (trolly), sedangkan alat dengan bahan lainnya sama.

  Percobaan      2

1.    Letakkan sebuah penyangga di bawah papan agar miring, lalu aturlah keringanan papan agar gerakan troli dapat diamati dengan baik.
2.        Letakkan troli pada bagian atas papan, kemudian pasanglah pita kertas dan karbonnya.
3.       Letakkanlah ujung pita kertas pada bagian ekor troli. Setelah ticker timer dihidupkan,      luncurkanlah troli tersebut.

Setelah kegiatan diatas diselesaikan, ambillah pita kertas dan perhatikan titik-titik pada pita kertas itu. Terlihat, jarak antara titik yang satu dengan lainnya semakin lama semakin melebar dan berjauhan. Potonglah pita kertas yang didalamnya terdapat lima buah titik setiap potongan pita kertas akan menunjukkan panjang yang berbeda-beda. Bila setiap potongan pita kamu tempelkan satu persatu pada sebuah kertas, akan tampak sebuah grafik. potongan pita pendek menunjukkan gerakan troli yang masih lambat, sedangkan yang panjang gerakannya sangat cepat.
Berdasarkan hasil potongan pita kertas yang membentuk grafik tersebut, dapat disimpulkan bahwa:
a.        Benda mengalami gerak berubah beraturan, karena jarak antara titik yang satu dengan lainnya berubah secara teratur.
b.      Benda mengalami gerak dipercepat beraturan, karena kecepatannya semakin lama semakin bertambah. Sementara  jika dilihat dan panjang potongannya semakin melebar.

GERAK LURUS BERATURAN

Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Suatu benda dikatakan memiliki gerak beraturan  bila jarak yang ditempuh setiap sekonnya sama. Misalnya, bila kamu berjalan setiap 2 langkah waktunya 1 sekon, 4 langkah  2 sekon, dan 10 langkah 5 sekon, berarti kamu melakukan gerak beraturan dengan kecepatan tetap.
Kalau setiap detik  gerakan orang melangkah seperti diatas digambarkan dalam tabel, maka diperoleh tabel seperti di bawah ini.

    Waktu (t)
Banyaknya langkah (jarak)
0
0
1
2
2
4
3
6
4
8
5
10

    Dari tabel di atas dapat dibuat grafik jarak terhadap waktu sebagai berikut.
Dari gambar di samping tampak bahwa grafik jarak (s) terhadap selang waktu (t) berbentuk garis miring ke atas melalui titik koordinat. Kemiringan grafik menunjukkan  besarnya kelajuan. Apakah kelajuan pada grafik gerak lurus beraturan bergantung pada kemiringan grafik?
 Untuk menjawabnya perhatikanlah  uraian berikut. Misalnya ada dua buah kendaraan  melakukan gerak lurus beraturan. Kendaraan yang satu memiliki kelajuan tetap sebesar 20 m/s dan kendaraan yang lain memiliki kelajuan sebesar 40 m/s. Kita dapat membuat tabel jarak terhadap waktu, seperti pada tabel di bawah ini.

    Waktu (t)
Banyaknya langkah (jarak)
0
0
1
2
2
4
3
6
4
8
5
10

Apabila data pada tabel di atas dibuat dalam bentuk grafik, maka diperoleh grafik sebagai berikut.
Pada grafik di atas tampak bahwa grafik jarak terhadap waktu untuk gerak lurus beraturan dengan kelajuan 40 m/s lebih curam dari gerak lurus beraturan dengan kelajuan 20 m/s. Maka dapat disimpulkan bahwa makin curam grafik jarak terhadap waktu suatu gerak lurus beraturan, makin besar kelajuannya.
Untuk lebih memahami lagi tentang gerak lurus beraturan, lakukanlah kegiatan berikut ini.
  Percobaan      1

1.     Siapkan terlebih dahulu mobil mainan yang  menggunakan baterai, ticker timer pita  kertas,  papan kayu, adaptor, batu baterai, kertas karbon,  dan  lem.
2.    Letakkan ticker timer pada sebilah papan, lalu pasanglah karbon, dan pita kertas pada ticker timer tersebut.
3.      Tempelkan pita kertas pada ekor mobil mainan dengan lem.
4.       Hubungkah arus listrik dari adaptor pada ticker timer, dan periksa apakah ticker timer bekerja dengan baik?
5.        Jalankan mobil mainan, dan perhatikan apakah pita kertas tertarik dengan mulus oleh mobil mainan?
Percobaan di  atas membuktikan, bahwa titik yang ada pada pita kertas memiliki jarak yang sama antara titik yang satu dengan lainnya. Potonglah pita kertas tersebut sehingga dalam setiap potongannya terdapat 5 titik, lalu tempelkan tiap potongan pita.

Gambar tersebut memperlihatkan, bahwa panjang setiap potongan  pita adalah sama. Berdasarkan hasil potongan pita yang sama panjangnya tersebut, dapat disimpulkan bahwa:
a.       Benda bergerak beraturan karena  jarak antara titik yang satu dengan lainnya sama.
b.     Benda mempunyai kecepatan tetap, karena antara j arak dan waktu tempuh untuk setiap titiknya sama.
Perhatikan gambar berikut yang memperlihatkan benda yang berkecepatan tetap.

Contoh benda yang melakukan gerak lurus beraturan adalah.
1.     Gerakan mobil di jalan lurus dengan kecepatan tetap.
2.     Gerakan orang yang berjalan di jalan lurus dengan kecepatan tetap.

Contoh Soal:
1.   Seorang anak berlari-lari dengan kecepatan tetap selama 15 menit dengan menempuh     jarak 3,6 km. Berapakah kecepatannya ?
Jawab:
    t   =  15  x  60 sekon  =  900 sekon
    s   =  3,6 km  =  3600 meter
     
            =  4 m/s
2.      Seorang anak bersepeda dengan kecepatan tetap 5 m/s selama 25 menit. Berapa       jauhkah  jarak yang dapat ditempuhnya ?
       Jawab:
         v   =   5 m/s
        t   =  25  x  60 sekon  =  1500 sekon
       
          s   =  V. t
              =  5  x  1500  =  7500
           =  7,5 km
3.       Seorang pengendara vespa dengan kecepatan 12 m/s menempuh jarak 6 km. Berapa        menitkah waktu yang diperlukan untuk menempuh  jarak tersebut?
    Jawab:
      s  = 6 km = 6000 m
         v   = 12 m/s
   
      
        

PENGERTIAN GERAK

Gerak
erak adalah peralihan tempat atau kedudukan,baik hanya sekali maupun berkali-kali. Berbagai macam gerak tentu kamu lakukan. Misalnya, gerak kaki ketika berjalan, gerak sayap burung ketika terbang, daun pepohonan ketika tertiup angin, dan melajunya  kendaraan. Secara garis besar, gerak benda dibagi dua, yaitu beraturan dan tak beraturan.

1.        Kedudukan Benda Terhadap Acuan
Kamu tentu pernah naik bus dan duduk bersama penumpang lainnya. Ketika bus meninggalkan terminal, bus itu dikatakan bergerak, karena kedudukan bus berpindah tempat dari terminal ketempat lain. Jadi, terminal dianggap, sebagai  patokan atau acuan terjadinya gerak.
Kamu dan para penumpang dikatakan tidak bergerak (diam) terhadap bus, karena kedudukanmu tidak berubah (tetap), baik terhadap bus maupun penumpang lainnya. Dengan demikian, bergerak atau tidaknya suatu benda, ditentukan oleh perubahan kedudukan benda itu terhadap benda lain disekitarya yang dijadikan acuan.

2.       Relatifitas Gerak
Apakah yang dimaksud gerak relatif? Untuk dapat menjawab pertanyaan di atas, perhatikan terlebih dahulu beberapa contoh di bawah ini.
a.    Seorang anak dari Bandung hendak ke Jakarta naik kereta api. Ketika kereta api yang ditumpanginya bergerak meninggalkan stasiun, anak tersebut berjalan-jalan dari gerbong belakang ke depan. Uraian terhadap gerak yang dialami anak tersebut  adalah:
1.    Anak bergerak terhadap gerbong belakang, karena kedudukannya berubah dari gerbong ke depan.
2.    Kereta api bergerak dari stasiun, artinya, anak bergerak dari stasiun.
3.     Bersamaan dengan itu, bumi juga bergerak terhadap matahari, tentunya kereta api dan anak tersebut juga bergerak terhadap matahari.
b.       Bila kita berada di dalam bus yang melaju cepat, kemudian kita menoleh keluar, akan tampak pepohonan, tiang listrik, dan orang yang berdiri di pinggir jalan seolah-olah bergerak dan berlari menjauhi kita. Padahal, sebenamya kitalah yang bergerak  cepat menjauhinya. Gerak seperti itu disebut gerak semu atau tak sebenarnya.
Berdasarkan uraian di atas jelaslah bahwa gerak bersifat relatif, artinya, bergantung kepada perubahan kedudukannya terhadap benda lain. Benda lain itu disebut titik acuan.  Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa gerak adalah perubahan kedududan suatu
benda terdadap benda lain yang dijadikan acuan.

3.    Jarak dan Perpindahan
Suatu benda dikatakan berpindah tempat bila terjadi perubahan dari kedudukan awal ke akhir. Perhatikan gambar berikut.

Pada gambar di  atas, kedudukan benda A mula-mula berada di X1 , kemudian dipindahkan sehingga berada di X2. Jadi, X1 disebut kedudukan awal, sedangkan X2, kedudukan akhir. Panjang lintasan dari X1 ke X2 disebut jarak atau besarnya nilai perpindahan. Jadi, perpindahan dapat didefinisikan sebagai perubahan kedudukan benda yang  bergerak dalam waktu tertentu atau perpindahan dapat juga didefinisikan sebagai  kedudukan akhir di kurangi kedudukan awal.  Secara matematis, pengertian perpindahan di atas dirumuskan menjadi:

                        Perpindahan =  X2 -  X1

Sedangkan jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh benda bergerak dalam selang waktu tertentu. Bila nilai perpindahan dihubungkan dengan waktu, maka akan diperoleh besaran yang disebut kecepatan.

4.    Kecepatan Tertentu pada Benda yang Bergerak Lurus
a.    Gerak lurus
Suatu benda yang bergerak dan garis lintasannya berupa garis lurus disebut benda yang melakukan gerak lurus. Misalnya, gerak orang berjalan, mobil yang berjalan di  jalan yang lurus, dan gerak kelereng setelah dijentikan  jari tangan.

b.    Kecepatan
Orang atau mobil, bergerak menggunakan kecepatan. Kecepatan adalah perbandingan  nilai perpindahan (jarak) dengan waktu tempuh. Secara singkat dapat disebut, bahwa  kecepatan adalah jarak dibagi waktu.


c.    Gerak ganda
Benda yang bergerak terhadap benda lain disebut gerak ganda. Misalnya, seseorang  berjalan di geladak kapal laut yang sedang berlayar sambil melambaikan topi.

d.    Gerak semu
Semu artinya tampak seperti asli (sebenamya), padahal bukan sebenarnya. Dengan  demikian, gerak semu adalah yang bukan sebenarnya, tetapi hanya tampak seolah-olah benda tersebut bergerak. Misalnya, pohon yang seolah-olah bergerak ketika  kita naik mobil.
Contoh:
Seorang anak berlari sejauh 120 meter dalam waktu 2 menit. Berapakah kecepatannya?

       
   
   

Jadi, satuan kecepatan adalah (m/s)
Dapatkan kamu menyebutkan satuan kecepatan lain dalam kehidupan sehari-hari?