Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas contoh soal mengenai usaha dan energi mekanik pada sebuah balok yang bergerak melalui lintasan licin dan kasar. Dengan informasi kecepatan awal, ketinggian, dan koefisien gesek kinetik, kita dapat menghitung jarak di mana balok berhenti. Melalui perhitungan energi potensial dan kinetik, kita dapat menentukan bahwa kecepatan balok turun menjadi 4 meter per detik setelah melewati lintasan kasar. Dengan mempertimbangkan gaya gesek dan perubahan energi kinetik, kita dapat menghitung bahwa balok berhenti setelah menempuh jarak 4 per 3 meter.

Baik mari kita lihat salah satu contoh soal yang berkaitan dengan hubungan usaha energi yang total yang kita sudah dapatkan pada video sebelumnya.

Misalkan persoalannya seperti ini, ada sebuah balok dengan masa M, M nya tidak diketahui bisa berapapun nanti jika kita membutuhkan M kita akan tuliskan dalam bentuk M saja.

Somehow dia sudah bergerak dengan kecepatan V0, arahnya ke arah kanan seperti pada gambar.

Lalu dia melalui sebuah lintasan yang di sini ada setengah lingkaran begini dan dia melewati lintasan yang licin, karena licin artinya tidak ada gesek-gesek yang bekerja.

Lalu kemudian dia naik sampai ke bukit di mana bukitnya itu punya ketinggian H dari titik awal dia semula.

Dan tepat ketika dia sudah ada di atas bukit, lintasannya berubah menjadi kasar.

Nah pertanyaannya adalah jika dia berhenti pada jarak D setelah menempuh lintasan kasar tersebut,

jika diketahui V0 nya 6 meter per second, ketinggiannya adalah 1 meter dari titik awal semula,

dan diketahui koesion gesek kinetik pada permukaan kasar itu adalah 0,6, jadi dia berhenti di D sejauh apa.

Nah di sini artinya kita bisa ambil kesimpulan bahwa kecepatan benda di titik D itu akan sama dengan 0.

Jadi kalau kita ambil ini adalah titik A misalnya, lalu kita ambil dia di titik B, lalu kita ambil di titik C,

misalkan artinya pada saat A menuju ke B, karena di sini lintasannya adalah licin,

artinya tidak ada gaya non-konservatif yang bekerja, karena gaya yang bekerja hanyalah gaya gravitasis saja,

jaraknya selalu ke bawah, artinya dia tidak terlalu berkaitan dengan itu.

Dan karena hanya gaya konservatif saja, maka perubahan yang terjadi itu adalah adanya perubahan energi potensial dari titik A ke titik B.

Jadi istilahnya ketika benda mencapai titik B, dia mengalami perubahan energi potensial,

dan tentu saja dia juga akan mengalami perubahan energi kinetik, karena dia mengalami perubahan energi potensial.

Jadi kita harus mencari dulu pada saat dia di titik B ini, berapa kecepatannya,

sebelum kemudian kita meninjau perjalanan benda dari titik B menuju titik C.

Karena di sini dia mengalami perubahan energi potensial, lalu kemudian pada saat B ke C dia tidak mengalami perubahan energi potensial,

artinya saat itu dia hanya mengalami gaya gesek ini untuk kita lihat perubahan energi kinetiknya, karena dia menjadi diam.

Sehingga kita bisa hitung dulu, kita mulai ketika perjalanan dari A menuju B.

Karena tidak ada gaya non-konservatif, maka hanya gaya konservatif saja,

artinya kita akan dapat bahwa energi mekaniknya itu harusnya sama dengan 0,

atau perubahan energi kinetik ditambah dengan perubahan energi potensial akan sama dengan 0,

sehingga energi kinetik di B dikurangin energi kinetik di A,

ditambah dengan perubahan energi potensial,

berarti energi potensial di B dikurangin dengan energi potensial di A, itu harusnya sama dengan 0.

Jadi kalau kita masukkan, ini akan sama dengan setengah kali M kali V di B kuadrat dikurangin dengan V di A kuadrat,

ditambah dengan M kali G, F jadi ketinggian.

Selisih dari B dengan A, kita lihat kalau kita ambil disini sebagai acuan sama dengan 0,

maka selisih antara B dengan A adalah H, jadi saya tulis disini langsung sama dengan H sama dengan 0.

Jadi kalau Anda perhatikan disini, masa itu bisa kita coret langsung,

oleh karena itu informasi tentang masa pada masalah ini jadi tidak terlalu dibutuhkan.

Kalau kita lanjutkan, kita akan punya V di B kuadrat akan sama dengan,

kalau kita pindahkan ke sisi sana, kita akan punya V di A kuadrat dikurangi dengan 2GH.

Anda bisa lihat disini, ini jadi mirip dengan ibarat kata persamaan kinematika,

Satu hal penting yang kemudian kita dapatkan dari sini adalah,

pembahasan terkait dengan usaha energi seperti yang saya ingatkan,

itu bukanlah sesuatu yang baru dari hukum Newton,

tapi hanyalah mengubah sudut pandang sehingga kita tidak perlu lagi melalui 2 tahapan cara berpikir,

yaitu cari dinamikanya dulu, baru kemudian masukkan ke kinematika.

Karena kalau Anda lihat disini, punya kecepatan,

artinya saat dia pindah kesini semestinya harus ada percepatannya berapa,

terlepas dari apapun yang terjadi, habis itu kita masukkan percepatan tersebut ke persamaan dinamika dan seterusnya.

Padahal mungkin ada informasi yang tidak kita ketahui kalau kita mau mengerjakannya lewat dinamika Newton.

Nah kalau kita substitusi disini, kecepatan A di titik A adalah V0,

jadi kalau kita kuadrat, kita akan dapatkan dia 36 kuadrat,

Satuannya adalah meter kuadrat per second kuadrat, karena V kuadrat.

Anda lihat disini, ini 36, ini 20, jadi 36 dikurangi 20 itu adalah 16,

dia akan sama dengan 16 meter kuadrat per second kuadrat,

jadi kita bisa dapatkan kesimpulannya Vb akan sama dengan 4 meter per second,

artinya pada saat di titik A, kecepatannya adalah 6 meter per second,

tapi setelah mencapai di titik B, kecepatannya turun jadi 4 meter per second.

Jadi dari segi logika, Anda bisa lihat bahwa karena dia berpindah posisi lebih tinggi,

karena akan ada yang namanya konversi energi kinetik menjadi energi potensial.

Nah selanjutnya, kita akan cek perjalanan dari B menuju C.

Nah disini akan ada gaya non-konservatif, yaitu gaya gesek,

yang tentu saja arahnya berlawanan dengan arah gerak,

jadi kita bisa tuliskan, tidak ada gaya eksternal lain selain gaya gesek,

jadi kita akan bisa dapatkan W non-konservatif akan sama dengan perubahan energi mekanik.

W non-konservatifnya adalah gaya gesek saja,

dikalikan dengan D, saya langsung pakai minus saja,

jadi harusnya F, K, Dot ini segala macam.

Nah lalu, perubahan energi kinetiknya, mekaniknya,

karena tidak ada perubahan energi potensial,

saya langsung tulis saja, ini akan sama dengan M kali V di C kuadrat dikurangi V di B kuadrat.

Anda bisa lihat lagi di pembahasan soal gaya gesek,

bahwa kalau kita bicara soal F, K atau gaya gesek,

itu akan berhubungan dengan gaya normal dari benda,

itu tidak ada gaya yang lain kecuali gaya normal dengan gaya gravitasi,

artinya kita bisa dapatkan kesimpulannya N akan sama dengan gaya gravitasi,

sehingga F, K itu akan sama dengan Mu, K dikalikan dengan F, G,

atau akan sama dengan Mu, K kali M kali G.

kita bisa dapatkan minus Mu, K kali M kali G kali D akan sama dengan setengah M,

karena kita ingin tahu di titik mana dia diam,

dimana V di B itu akan sama dengan 4 meter per second kuadrat,

artinya kita akan punya nilai D yang sudah benar sama-sama positif,