Gaya konservatif dan gaya tak konservatif

1. Gaya konservatif
Apabila usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya ketika benda mulai bergerak dari posisi awal hingga benda kembali lagi ke posisi awal sama dengan nol maka gaya tersebut disebut sebagai gaya konservatif.
Berikut ini contoh beberapa gaya konservatif.

1.1. Gaya berat
Gaya konservatif dan gaya tak konservatif - 1Tinjau sebuah benda yang bergerak vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian maksimum lalu bergerak ke bawah menuju posisi semula. Ketika bergerak vertikal ke atas sejauh h, gaya berat berlawanan arah dengan perpindahan benda. Karena berlawanan arah dengan perpindahan benda maka gaya berat melakukan usaha negatif pada benda.
W = w h cos (180o) = – w h = – m g h
Setelah mencapai ketinggian maksimum, benda bergerak ke bawah menuju posisi semula sejauh h. Ketika bergerak ke bawah, gaya berat searah dengan perpindahan benda. Karena searah dengan perpindahan maka gaya berat melakukan usaha positif.
W = w h cos (0o) = – w h = – m g h
Massa benda (m), percepatan gravitasi (g) dan ketinggian (h) sama karenanya usaha yang dilakukan oleh gaya berat ketika benda mulai bergerak vertikal ke atas hingga kembali ke posisinya semula sama dengan nol.
W = m g h – m g h
W = 0

1.2. Gaya pegas
Gaya konservatif dan gaya tak konservatif - 2Tinjau sebuah pegas yang diletakkan horisontal. Jika ujung kanan pegas didorong atau ditekan ke kiri maka pegas juga memberikan gaya dorong ke kanan. Anda dapat membuktikan hal ini dengan menekan pegas. Misalnya pada ujung kanan pegas ditempatkan sebuah benda lalu benda tersebut ditekan ke kiri. Setelah pegas menyimpang, singkirkan tangan anda dari beban dan pegas. Pada saat tangan tidak lagi menyentuh pegas, maka benda mendorong beban ke kanan.  Ketika benda bergerak ke kiri, arah gerakan benda berlawanan dengan arah gaya pegas. Karena berlawanan arah maka gaya pegas melakukan usaha negatif.
W = – ½ k x2
Ketika benda bergerak ke kanan, arah gerakan atau perpindahan beban sama dengan arah gaya pegas. Karena searah maka gaya pegas melakukan usaha positif.
W = ½ k x2
Pegas yang digunakan sama sehingga konstanta pegas (k) sama. Simpangan pegas juga sama. Karenanya usaha yang dilakukan oleh gaya berat ketika benda mulai bergerak ke kiri sejauh x lalu kembali ke kanan sejauh x sama dengan nol.
W = ½ k x2 – ½ k x2
Usaha yang dilakukan oleh gaya berat dan gaya pegas selama benda bergerak dari posisi awal hingga benda kembali lagi ke posisi semula sama dengan nol. Apabila usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya ketika benda mulai bergerak dari posisi awal hingga benda kembali lagi ke posisi awal sama dengan nol maka gaya tersebut disebut sebagai gaya konservatif.

2.      Gaya tak konservatif

Apabila usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya ketika benda mulai bergerak dari posisi awal hingga kembali lagi ke posisi semula tidak sama dengan nol maka gaya tersebut dijuluki gaya tak konservatif.
Berikut ini beberapa contoh gaya tag konservatif.
2.1 Gaya dorong dan gaya gesek kinetis
Gaya konservatif dan gaya tak konservatif - 3Tinjau sebuah benda yang didorong ke kanan lalu didorong lagi ke kiri. Ketika bergerak atau berpindah ke kanan, arah perpindahan benda sama dengan arah gaya dorong (F) dan berlawanan arah dengan gaya gesek kinetis (fk). Karena searah dengan perpindahan maka gaya dorong melakukan usaha positif pada benda.
W = F s

Sebaliknya gaya gesek kinetis melakukan usaha negatif pada benda.
W = – fk s
Ketika benda bergerak atau berpindah ke kiri, arah perpindahan benda sama dengan arah gaya dorong dan berlawanan arah dengan gaya gesek kinetis. Karena searah dengan perpindahan maka gaya dorong melakukan usaha positif pada benda.
W = F s
Sebaliknya gaya gesek kinetis melakukan usaha negatif pada benda.
W = – fk s
Usaha yang dilakukan oleh gaya dorong dan gaya gesek kinetis pada benda ketika benda mulai bergerak dari posisi awal hingga kembali lagi ke posisi awal adalah W = 2 F s dan W = -2 fk s
Usaha yang dilakukan oleh gaya dorong dan gaya gesek kinetis selama benda mulai bergerak dari posisi awal hingga benda kembali ke posisi semual tidak sama dengan nol.
Apabila usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya ketika benda mulai bergerak dari posisi awal hingga kembali lagi ke posisi semula tidak sama dengan nol maka gaya tersebut dijuluki gaya tak konservatif.

Referensi

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 9)

Materi Pembelajaran :

  1. Pengertian usaha
  2. Teorema usaha-energi kinetik
  3. Gaya konservatif dan gaya tak konservatif
  4. Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif dan perubahan energi potensial
  5. Teorema usaha-energi mekanik
  6. Daya
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

Penulis, Netpreneur, Guru. Dari Lembata/Flores Timur, Nusa Tenggara Timur.