A.3 · Usaha, energi, dan daya

Lembar kerja ini mencakup topik HL terpilih untuk kurikulum yang pertama kali diassesmen pada 2025; ini bukan keseluruhan silabus.

Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Motor dapat mentransfer sebagian energi input untuk mengangkat beban dan sisanya untuk pemanasan. Output berguna adalah bagian dari total perpindahan energi.

Bangun modelnya

• Usaha oleh gaya konstan sejajar dengan perpindahan adalah gaya dikali jarak.
• Energi kinetik bergantung pada kuadrat kecepatan.
• Energi kekal ketika semua transfer dan penyimpanan diperhitungkan.
• daya: Energi yang ditransfer per satuan waktu.
• efisiensi: Output berguna dibagi input total.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Tentukan sistem dan output berguna sebelum menghitung efisiensi.
• Menggandakan kecepatan mengkuadratkan energi kinetik pada massa konstan.
• Daya menggambarkan transfer per waktu, bukan total energi.

Di laboratorium: Ukur tinggi angkat dan beban, hitung waktu angkat, dan catat input listrik dengan instrumen yang sesuai. Ulangi percobaan dan pertimbangkan pemanasan atau gesekan sebagai transfer, bukan energi hilang.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: suatu perangkat menerima 600 J dan mentransfer 420 J secara berguna.
• Efisiensi = output berguna / input total.
• Efisiensi = 420/600 = 0.70 = 70%.
• Dalam 3 s, daya berguna = energi berguna/waktu = 420/3 = 140 W.

Giliran Anda: Suatu perangkat menerima 250 J dan memberikan 150 J output berguna. Temukan efisiensi dalam persentase.

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Efisiensi tidak dapat melebihi 100% untuk neraca energi yang terdefinisi dengan benar.
• Energi yang terdisipasi melalui pemanasan tetap kekal.

Tidak benar: Energi terdisipasi hancur. Energi selalu kekal. "Terdisipasi" berarti menyebar ke lingkungan sebagai pemanasan, di mana menjadi sulit digunakan kembali - bukan hancur.

Kunci:

• Usaha oleh gaya konstan sejajar dengan perpindahan adalah gaya dikali jarak.
• Tentukan sistem dan output berguna sebelum menghitung efisiensi.
• Perhatikan: efisiensi tidak dapat melebihi 100% untuk neraca energi yang terdefinisi dengan benar.

Tulis dari efisiensi 45 persen

• Sebuah perangkat menerima 200 J dan menghasilkan 90 J keluaran yang berguna.
• Hitung efisiensinya. Energi lainnya terdispersi, bukan musnah.

Tulis dari output berguna 750 joule

• Sebuah mesin menerima 1,200 J dengan efisiensi 62.5 persen.
• Output berguna = 0.625 × 1,200 = 750 J, terbuang 450 J — energi tercatat, tidak pernah hilang.

Tulis dari efisiensi 25 persen

• Motor lift menarik 4,000 J per lantai dan menghasilkan 1,000 J kerja angkat yang berguna.
• Efisiensi = 1,000 ÷ 4,000 = 25 persen, dan energi lainnya 3,000 J menghangatkan motor dan kabel — sebutkan ke mana arahnya.

Tulis dari bacaan diagram Sankey

• Diagram menunjukkan 100 J masuk: panah berguna 70 J dan panah terbuang 30 J.
• Efisiensi 70 persen — dan LEBAR panah terbuang adalah kuantitasnya: diagram Sankey adalah akuntansi energi yang digambar sesuai skala.