Energi Kinetik Translasional
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | energi kinetik |
| scalar/ˈskeɪlə/ | skalar |
| work-energy theorem/wɜːk ˈenədʒi ˈθɪərəm/ | teorema usaha-energi |
| net work/net wɜːk/ | usaha bersih |
Mengapa kecepatan begitu berbahaya
- Mobil yang melaju $40\ \text{km/h}$ menyebabkan kerusakan jauh lebih dari sekadar menggandakan kerusakan mobil yang melaju $20\ \text{km/h}$.
- Kerusakannya empat kali lipat -- karena energi bergantung pada kuadrat kecepatan.
- Kuadrat tersembunyi inilah mengapa kenaikan kecepatan sedikit saja dampaknya sangat besar.
- Energi gerak memiliki nama dan rumusnya.
Energi kinetik
- Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena sedang bergerak:
- Ini adalah besaran skalar -- hanya berupa angka, tanpa arah.
- Massa lebih besar atau kecepatan lebih besar berarti energi kinetik lebih banyak.
Benda $4\ \text{kg}$ bergerak pada $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Berapakah energi kinetiknya (dalam J)?
$K = \tfrac{1}{2}mv^2 = \tfrac{1}{2}(4)(9) = 18\ \text{J}$.
Energi kinetik bisa negatif jika benda bergerak mundur.
$v^2$ membuat $K$ positif terlepas dari arah -- energi kinetik adalah skalar dan tidak pernah negatif.
Kuadrat segalanya
- Karena adanya $v^2$, menggandakan kecepatan akan menggandakan empat kali energi kinetik.
- Meng triple kecepatan menghasilkan * Sembilan* kali energi.
- Massa juga penting, namun hanya secara linear -- kecepatan adalah faktor yang paling berpengaruh.
Jika kecepatan mobil doubled, energi kinetiknya menjadi...
$K \propto v^2$, sehingga menggandakan $v$ mengalikan $K$ dengan $2^2 = 4$.
Pilih semua pernyataan yang benar tentang energi kinetik.
Energi kinetik adalah skalar positif yang berskala dengan $v^2$; ia tidak pernah negatif.
Teorema usaha-energi
- Teorema usaha-energi menghubungkan gaya dengan energi:
- Usaha total yang dilakukan pada benda sama dengan perubahan energi kinetiknya.
- Usaha total positif membuatnya mempercepat; usaha total negatif memperlambatnya.
Energi kinetik bertambah dengan kuadrat kecepatan
Gandakan kecepatan dan energi kinetiknya menjadi empat kali lipat - ini bergantung pada kuadrat kecepatan.
Troli $3\ \text{kg}$ bergerak dari $2$ ke $4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Berapa banyak usaha total yang dilakukan padanya (dalam J)?
$\Delta K = \tfrac{1}{2}(3)(4^2) - \tfrac{1}{2}(3)(2^2) = 24 - 6 = 18\ \text{J}$.
Teorema usaha-energi mengatakan bahwa usaha total sama dengan perubahan energi ____.
$W_{net} = \Delta K$ -- usaha neto masuk, energi kinetik naik.
Untuk keseluruhan sistem
- Untuk sekumpulan partikel, jumlahkan $\tfrac{1}{2}mv^2$ masing-masing untuk mendapatkan total energi kinetik.
- Teorema usaha-energi tetap berlaku untuk sistem secara keseluruhan.
- Hal ini memungkinkan analisis energi menangani gerakan kompleks yang tidak bisa diselesaikan dengan satu diagram gaya saja.
Bola $2\ \text{kg}$ dipercepat dari $3$ menjadi $5\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- $K_i = \tfrac{1}{2}(2)(3^2) = 9\ \text{J}$; $K_f = \tfrac{1}{2}(2)(5^2) = 25\ \text{J}$.
- Berdasarkan teorema tersebut, usaha total yang dilakukan adalah $\Delta K = 25 - 9 = 16\ \text{J}$.
Energi kinetik tidak pernah negatif -- $v^2$ menjadikannya positif apa pun arah gerak benda. Dan menggandakan kecepatan tidak menggandakan energi; malah mengganggalkan empat kali lipatnya. Berharap "dua kali lebih cepat, dua kali lebih energi" adalah jebakan klasik.
Energi kinetik $K = \tfrac{1}{2}mv^2$ adalah skalar yang meningkat dengan kuadrat kecepatan -- dua kali kecepatan, empat kali energi. Teorema usaha-energi menyatakan bahwa usaha total sama dengan perubahan energi kinetik, $W_{net} = \Delta K$.