Cbr Biomekanika Reza,rhoni,andini.docx

CRITICAL BOOK REPORT BIOMEKANIKA OLAHRAGA D I S U S U N OLEH

REZA OULANDA RHONI ADI ARTHAMA HUTAGALUNG ANDINI RAMA PUTRI

FAKULTAS ILMU KEOLAHRAGAAN UNIVERSITAS NEGERI MEDAN T.A2018/2019

BAB IV KERJA, TENAGA, DAN ENERGI Menjelaskan Penyebab Gerakan Tanpa Newton

Tujuan Ketika Anda menyelesaikan bab ini, Anda harus dapat melakukan hal berikut:        

Definisi kerja mekanik Membedakan antara pekerjaan positif dan negatif Definisi Energi Definisi Energi kinetik Definisi energi potensial gravitasi Definisi energi tekanan Menjelaskan hubungan antara kerja mekanik dan energi Definisi tenaga

Seorang pelompat galah berlari di lintasan, perlahan-lahan menurunkan galah saat dia sudah mendekati tumpuan. Dia berlari kencang kemudian dia menjatuhkan ujung galah ke dalam titik tumpuan dan dia pun melompat dari tanah. Galah melengkung dan melengkung dan melengkung saat gerakan kedepan sang pelompat melambat dan dia mengayun di atas. Di saat momen ini, tampak seolah-olah galah akan patah. Tapi kemudian galah itu mulai melengkung. Pada saat galah tidak melengkung lagi di saat itu pula pelompat terlempar ke atas saat ia bergnatung pada galah tersebut. Pada saat melompat kemudian berayun ke posisi handstand pada galah saat galah dalam posisi tegak lurus. Pelompat mendorong galah dengan satu tangan dan menjulang keatas dan melewati atas palang untuk menyelesaikan lompatannya. Wow! Bagaimana pelompat mampu mengonversi kecepatan dari berlari menuju ketinggian yang di butuhkan untuk melewati palang. Hubungan antara kerja mekanik dan energi memberikan jawaban untuk pertanyaan ini. Bab ini memperkenalkan kerja mekanik dan energi dan mencakup materi tentang penggunaannya dalam analisis gerakan.

Bab Ini Berlanjut tentang studi kinetika linear yang di mulai pada bab sebelumnya. Penjelasan untuk penyebab gerak diberikan dalam bab ini yang tidak mengandalkan hukum gerak Newton, tapi lebih pada hubungan antara kerja, energi, dan kekuatan, yang ditemukan dan dikembangkan oleh beberapa ilmuwan berbeda dalam dua abad setelah Ishak Prestasi Newton. Secara teoritis, semua yang kita butuhkan dalam menganalisis dan menjelaskan gerak linear adalah hukum Newton tentang gerakan. Tetapi beberapa analisis dan penjelasan lebih mudah jika didasarkan pada hubungan kerja dan energi daripada Mekanika Newton. Jadi bab ini menyediakan lebih banyak alat untuk menganalisis dan menjelaskan keterampilan olahraga.

KERJA What is work? Ada banyak definisi tentang pekerjaan. Kamus Dunia Baru Webster menggunakan hampir semua kolom (setengah halaman) untuk mencari semua definisi yang berbeda tentang pekerjaan. Dalam mekanika, kerja adalah produk dari

kekuatan dan jumlah perpindahan ke arah kekuatan itu (itu adalah sarana yang dengannya energi ditransfer dari satu objek atau sistem ke yang lain). Secara matematis, ini dapat dinyatakan sebagai U = F(d)

(4.1)

Dimana : U = pekerjaan yang dilakukan pada suatu objek (huruf W adalah singkatan kerja yang lebih baik, tapi kami sudah menggunakannya untuk mewakili berat), F = gaya yang diterapkan pada objek, dan d = perpindahan suatu objek di sepanjang garis aksi kekuatan. Karena pekerjaan adalah produk dari kekuatan dan perpindahan, satuan untuk pekerjaan adalah satuan gaya kali satuan panjang. Ini mungkin ft · lb atau Nm. Dalam Sistem Unit Internasional, joule (disingkat dengan huruf J) adalah unit pengukuran untuk pekerjaan; 1 J sama dengan 1 Nm. Joule diberi nama untuk James Prescott Joule (pembuat bir Inggris yang akhirnya menetapkan hukum kekekalan energi

melalui eksperimen praktis . . . lebih lanjut tentang ini nanti).

➲Pekerjaan

adalah

produk

dari

kekuatan dan pemindahan. Bagaimana kita bisa menggambarkan kekuatan yang digunakan untuk membuat perpindahan? Coba eksperimen sendiri 4.1. Eksperimen Mandiri 4.1 Jika Anda meletakkan buku ini di atas meja dan dorong agar buku itu bergerakdi seberang meja, Anda telah melakukan pekerjaan untuk buku itu. Cobalah. Untuk mengukur jumlah pekerjaan yang Anda lakukan, kamu akan mengetahui kekuatan apa yang Anda berikan terhadap buku dan seberapa jauh Anda memindahkan buku ke arah gaya (itu berpindah). Mengukur perpindahan dengan mudah, tapi bagaimana dengan gaya? Ketika Anda mendorong buku itu, apakah Anda mendorong dengan jumlah kekuatan yang sama di seluruh pergerakan buku atau apakah kekuatan itu berubah? Kekuatan itu mungkin agak bervariasi, jadi itu tidak konstan. Jika kekuatannya tidak konstan, nilai apa yang harus kita gunakan untuk gaya, F, dalam persamaan 4.1? Kekuatan di awal gerakan? Kekuatan di akhir gerakan? Kekuatan puncak? Bagaimana dengan kekuatan rata-rata? Ini membuat kita berpikir. Nilai terbaik untuk menggambarkan kekuatan yang memiliki banyak nilai selama penerapannya akan menjadi rata-rata nilai — gaya rata-rata, seperti dalam persamaan 4.2. Persamaan 4.1 benar-benar hanya menggambarkan pekerjaan yang dilakukan oleh kekuatan konstan. Pekerjaan itu dilakukan oleh pasukan yang

besarnya bervariasi adalah

➲ U = F–(d)

(4.2)

Dimana : U = pekerjaan yang dilakukan pada suatu objek, F-= kekuatan rata-rata yang diberikan pada suatu objek, dan d = perpindahan suatu objek di sepanjang garis aksi kekuatan rata-rata. Untuk menentukan jumlah pekerjaan yang dilakukan pada suatu objek,kita perlu tahu tiga hal: 1. Kekuatan rata-rata yang diberikan pada objek 2. Arah kekuatan ini 3. Pemindahan objek di sepanjang garis aksi gaya pada saat gaya bertindak pada objek Sekarang mari kita lihat sebuah contoh. Pelempar cakram diberikan kekuatan ratarata 1000 N terhadap cakram sedangkan cakram bergerak melalui perpindahan 0,6 m di arah kekuatan ini (lihat gambar 4.1). Berapa banyak pekerjaan yang dia lakukan pada cakram? U = F–(d) U = (1000 N)(0.6 m) U = 600 Nm = 600 J

Ini mudah karena gaya dan perpindahan yang diberikan rata-rata. Mari kita coba sesuatu yang lebih sulit. SEBUAH bench weightlifter menekan barbell 1000 N seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.2. Dia memulai dengan tangan terentang dan barbel 75 cm di atas dadanya. Pengangkat kemudian menurun barbell dan berhenti ketika 5 cm di atas dadanya.

Gambar 4.1. Pelempar cakram bekerja dengan cakrammengerahkan kekuatan ratarata 1000 N pada cakram sementara memindahkannya melalui perpindahan 0,6 m.

Gambar 4.2 Fase dari bench press.

Dia berhenti di sana dan kemudian mengangkat barbel ke atas dari dadanya dan kembali ke posisi awal semula 75 cm di atas dadanya. Kekuatan rata - rata yang diberikan pada barbell oleh pengangkat sambil menurunkan berat badan adalah 1000 N ke atas. Kekuatan rata-rata diberikan saat pengangkat menaikkan berat keatas juga 1000 N. (Bisakah kamu tentukan ini menggunakan hukum Newton?) Jadi ratarata kekuatan yang diberikan pada barbel oleh pengangkat adalah 1000 N untuk seluruh pengangkat. Berapa banyak pekerjaan yang dilakukan pengangkat di barbel dari awal sampai selesai?

Jika kita mengubah 70 cm menjadi meter, kita dapatkan 70 cm/100 cm/m = 0.70 m = d. Jadi pekerjaan yang dilakukan adalah U = (1000 N)(0.70 m) = 700 Nm = 700 J. Pengangkat benar-benar bekerja pada barbel ketika dia mengangkatnya. Dia melakukan 700 J pekerjaan. Lalu bagaimana total kerja yang dia lakukan pada barbel untuk seluruhnya menjadi nol? Mari kita tentukan pekerjaan yang dilakukan selama menurunkan barbell. U = F–(d) U = (1000 N)(d)

U = F–(d) U = (1000 N)(d) Apa perpindahan barbell? Posis awal dan posisi akhir dari barbel itu sama, sehingga perpindahannya nol.

Apa perpindahan barbell selama fase menurun? Posisi awalnya adalah 75 cm di atas dada, dan posisi akhirnya setelah diturunkan adalah 5 cm di atas dada, jadi:

U = (1000 N)(0) = 0

d = final position − initial position = yf – yi

Jika perpindahannya nol, pekerjaan yang dilakukan juga nol. Wah! Ini sepertinya tidak benar! Tentu saja pengangkat berpikir dia berhasil. Dia mengeluarkan beberapa kalori melakukan ini. Memang benar bahwa secara fisiologis pengangkat melakukan beberapa pekerjaan, tetapi secara mekanis, tidak ada pekerjaan dilakukan pada barbel karena berada di posisi yang sama ketika pengangkat berakhir seperti saat mulai. Apakah ada pekerjaan yang dilakukan selama mengangkat barbel?

d = 5 cm − 75 cm = −70 cm

U = F–(d) U = (1000 N)(d) Perpindahan barbel selama kenaikan itu d = posisi akhir - posisi awal = yf - yi d = 75 cm - 5 cm = 70 cm ke atas.

(4.3)

Perpindahan itu -0,7 m, atau 0,7 m ke bawah. Ke arah mana kekuatan diberikan pada barbel? Kekuatan itu keatas, dan perpindahannya ke bawah, jadi, menggunakan persamaan 4.2, pekerjaannya adalah U = F–(d) U = (1000 N)(−0.70 m) = −700 Nm = −700 J Pekerjaan yang dilakukan selama menurunkan barbel adalah negatif 700 J pekerjaan. Kedengarannya aneh; bagaimana bisa pekerjaan menjadi negatif? Pekerjaan mekanik adalah negatif jika gaya yang bekerja pada suatu benda berlawanan arah gerak (perpindahan) objek.

CONTOH MASALAH 4.1 Seorang terapis membantu pasien dengan latihan peregangan. Dia mendorong pada kaki pasien dengan rata-rata kekuatan 200 N. Pasien menahan kekuatan dan menggerakkan kaki 20 cm ke arah terapis. Berapa banyak pekerjaan yang dilakukan terapis pada kaki pasien selama latihan peregangan ini? Sulusi : Langkah 1: Identifikasi jumlah yang diketahui.

F–= 200 N d = −20 cm Karena perpindahan berada pada arah yang berlawanan dari gaya, itu negatif.

Langkah 2: Identifikasi variabel yang harus dipecahkan.

Pekerjaan selesai = U =?

Langkah 3: Cari persamaan yang sesuai yang mencakup variabel yang diketahui dan tidak dikenal. U = F–(d) Langkah 4: Gantilah jumlah yang diketahui dan pecahkan persamaannya. U = F–(d) U = (200 N)(−20 cm) = −4000 N cm = −40 Nm = −40

Sekarang lebih jelas mengapa nol pekerjaan dilakukan selama seluruh pengangkat. Jika −700 J pekerjaan dilakukan selama menurunkan barbell dan +700 J pekerjaan dilakukan selama peningkatan barbel, pekerjaan yang dilakukan untuk seluruh pengangkatan akan −700 J ditambah 700 J, atau nol. Uwhole lift = Ulowering + Uraising Uwhole lift = −700 J + 700 J Uwhole lift = 0 Bekerja bisa positif atau negatif. Pekerjaan positif dilakukan oleh gaya yang bekerja pada suatu objek jika objek tersebut dipindahkan arah yang sama dengan gaya. Pelempar memang positif bekerja melawan bisbol saat melemparnya. Angkat besi melakukan pekerjaan positif terhadap berat saat mengangkat atau menaikkan. Pesenam melakukan pekerjaan positif saat menarik diri ke bar yang tidak rata. Pelompat tinggi tidak bekerja dengan baik saat melompat dari tanah. Pekerjaan negatif dilakukan oleh suatu gaya yang bekerja pada suatu objek ketika objek dipindahkan ke arah yang berlawanan paksa bertindak di atasnya. Baseman pertama melakukan pekerjaan negatif melawan bola saat menangkapnya. Seorang angkat besi tidak bekerja negatif terhadap berat saat menurunkannya. Seorang pesenam tidak bekerja negatif saat mendarat dan turun. Gesekan berfungsi negatif pada pemain ski yang meluncur menuruni bukit. ➲ Pekerjaan positif dilakukan oleh suatu kekuatan bertindak pada suatu objek jika objek tersebut dipindahkan ke arah yang sama dengan kekuatan. Pekerjaan negatif dilakukan oleh suatu gaya yang bekerja pada suatu objek

ketika objek dipindahkan ke arah berlawanan dengan gaya yang bekerja padanya. Otot juga dapat melakukan pekerjaan mekanis. Ketika otot berkontraksi, itu menarik pada titik-titik lampiran., pekerjaan positif dilakukan oleh otot ketika berkontraksi dan titik-titik perlekatan bergerak ke arah kekuatan otot yang menarik mereka. Kekuatan (kekuatan otot) dan perpindahan (Perpindahan pada titik perlekatan otot) berada di arah yang sama. Otot menjadi lebih pendek, dan kontraksi otot adalah kontraksi konsentris. Pekerjaan negatif dilakukan oleh otot ketika berkontraksi dan titik-titik keterikatannya bergerak ke arah yang berlawanan dari kekuatan otot menariknya. Kekuatan (kekuatan otot) dan perpindahan (perpindahan di titik perlekatan otot) berada di arah yang berlawanan. Otot memanjang, dan kontraksi otot adalah kontraksi eksentrik. Tidak semua kontraksi otot menghasilkan kerja mekanis. Otot dapat berkontraksi dan tidak melakukan kerja mekanis. Ini terjadi ketika otot berkontraksi dan titik perlekatannya tidak bergerak relatif satu sama lain. Perpindahan pada titik perlekatan otot adalah nol. Otot panjangnya tetap tidak berubah, dan kontraksi otot adalah kontraksi isometrik.

ENERGI Apa itu energi? Seperti halnya pekerjaan, energi adalah istilah yang dimiliki banyak arti. Dalam mekanika, energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan pekerjaan. Ada banyak bentuk energi: panas, cahaya, suara, bahan kimia, dan

sebagainya. Dalam mekanika, kami terutama memperhatikan energi mekanik, yang datang dalam dua bentuk: energi dan potensi energi kinetik. Energi kinetik adalah energi karena gerak, sedangkan energi potensial adalah energi karena posisi.

➲

Energy Energi mekanik datang

dalam dua bentuk: energi kinetik, yang merupakan energi karena gerak, dan energi potensial, yang merupakan energi karena posisi. ENERGI KINETIK Objek bergerak memiliki kapasitas untuk melakukan pekerjaan karena objek gerakannya. Kapasitas ini adalah energi kinetik objek. Tetapi bagaimana energi kinetik diukur? Apa yang mempengaruhinya? Mari kita coba eksperimen sendiri 4.2 untuk melihat apakah kita bisa mendapatkannya wawasan energi kinetik.

Lebih banyak pekerjaan dilakukan kali ini? Iya nih. Karena buku itu meluncur lebih cepat, ia memiliki lebih banyak energi kinetik dan dengan demikian kapasitas yang lebih besar untuk melakukan pekerjaan. Coba eksperimen sekali lagi, tetapi ini waktu menggeser buku yang lebih berat (tapi geserlah dengan cepat). Apakah lebih banyak pekerjaan yang dilakukan saat ini? Entah bagaimana, massa yang lebih besar buku itu berarti bahwa ia memiliki lebih banyak energi kinetik dan karenanya kapasitas yang lebih besar untuk melakukan pekerjaan. (Dan Anda juga punya sekarang mendapat kepuasan mendorong buku teks ini dari meja beberapa kali!) Energi kinetik suatu benda dipengaruhi oleh massa dan kecepatan objek. Jika kita melakukan pengukuran yang lebih tepat, kita akan menemukan bahwa energi kinetik itu sebanding dengan kuadrat kecepatan. Secara matematis, kami mendefinisikan energi kinetik sebagai berikut:

Eksperimen Mandiri 4.2 Tutup buku dan letakkan rata di atas meja atau meja. Sekarang ambillah buku lain dan doronglah buku itu dengan cepat agar buku itu dapat digeser di seberang meja dan menyerang buku pertama. Apa yang terjadi? Buku yang Anda selipkan di atas meja pada buku pertama berhasil. Itu mengerahkan kekuatan pada buku pertama, dan buku pertama dipindahkan oleh kekuatan ini. Buku meluncur di atas Meja memiliki kapasitas untuk melakukan pekerjaan karena memiliki kinetik energi — energi karena gerakannya. Coba percobaan ini lagi, hanya kali ini berikan pesan dorongan yang lebih besar sehingga pergeseran lebih cepat.

KE = 1/2mv2

(4.4)

Dimana : KE = energi kinetik, m = massa, dan v = kecepatan. Satuan untuk energi kinetik adalah satuan masa massa kecepatan kuadrat, atau kg (m2 / s2), tetapi ini sama dengan [kg (m / s2)] m, yang setara dengan Nm, yang merupakan joule. Satuan pengukuran untuk energi kinetik adalah sama sebagai satuan ukuran untuk bekerja. Untuk menentukan energi kinetik suatu benda, kita harus tahu massanya dan kecepatannya.

Berapa banyak energi kinetik yang dilemparkan baseball pada 80 mi / jam (35,8 m / s) miliki? Massa bisbol adalah 145 g (0,145 kg). Untuk menentukan energi kinetik bola, gunakan persamaan 4.4: KE = 1/2 mv2 KE = 1/2 (0.145 kg)(35.8 m/s)2 KE = 92.9 J Menentukan energi kinetik suatu objek lebih mudah dari menentukan pekerjaan yang dilakukan oleh suatu kekuatan, karena kita dapat mengukur massa dan kecepatan lebih mudah dari yang kita bisa mengukur kekuatan.

Eksperimen Mandiri 4.3 Dapatkan palu dan paku dan balok kayu. Pegang paku di balok kayu. Jika Anda mengangkat palu hanya sedikit inci di atas kuku dan jatuhkan, palu tidak mendorong paku ke kayu sangat jauh. Tidak banyak yang berhasil pada kuku karena memiliki sedikit energi potensial. Jika kamu mengangkat palu jauh lebih tinggi di atas kuku dan biarkan mengayun turun dan pukul kuku, itu mendorong kuku lebih jauh. Palu itu bekerja lebih banyak pada kuku karena itu energi potensial yang lebih besar (lebih tinggi di atas kuku). Misalkan Anda menggunakan palu yang lebih berat. Apakah itu akan mendorong paku lebih jauh jika diayunkan dari ketinggian yang sama?

ENERGI POTENSIAL Energi potensial adalah energi (kapasitas untuk melakukan pekerjaan) itu suatu objek disebabkan oleh posisinya. Ada dua jenis energi potensial: energi potensial gravitasi, yaitu energi karena posisi objek relatif terhadap bumi; dan saring energi, yang disebabkan oleh deformasi suatu obyek. OBJEK GRAVITASI POTENSIAL

ENERGI

Energi potensial gravitasi adalah energi potensial akibat posisi suatu objek relatif terhadap bumi. Gravitasi energi potensial suatu benda terkait dengan benda itu berat dan ketinggiannya atau tinggi di atas tanah atau beberapa referensi. Mari kita coba eksperimen sendiri 4.3 untuk melihat demonstrasi energi potensial gravitasi.

Secara matematis, energi potensial gravitasi adalah didefinisikan sebagai berikut: ➲PE = Wh

(4.5)

Atau PE = mgh

(4,6)

Dimana PE = energi potensial gravitasi, W = berat, m = massa, g = akselerasi karena gravitasi = 9,81 m / s2, dan h = tinggi.

Satuan

untuk

energi

potensial

regangan adalah energi karena deformasi

adalah satuan waktu gayasatuan panjang,

suatu

atau Nm, yang setara dengan joule, the

fiberglass membungkuk, saring energi

satuan ukuran yang sama seperti untuk

disimpan di kutub yang bengkok. Begitu

energi

Untuk

juga saat menjadi pemanah menggambar

menentukan energi potensial gravitasi

busurnya atau penyelam menangkis papan

suatu objek, kami harus tahu berat dan

selam, saring energi disimpan dalam busur

tingginya di atas tanah. Seberapa besar

atau papan selam yang cacat. Semakin

energi potensial gravitasi mencapai 700 N

besar deformasi objek, semakin besar

ski jumper miliki saat lepas landas dari

energi regangan disimpan dalam objek.

lompat 90 m? Kita dapat menggunakan

Coba

persamaan 4.5 untuk menentukan ini,

merasakan energi regangan yang lebih

tetapi apa yang harus kita gunakan untuk

baik.

dan

kerja

kinetik.

ketinggian, h? Lompat ski 90 m adalah 90 m di atas dasar bukit, tetapi titik lepas landas adalah di atas bukit sendiri dan

obyek.

Ketika

percobaan

tiang

sendiri

4.4

lompat

untuk

Eksperimen Mandiri 4.4 Ambil karet gelang dan regangkan.

hanya sekitar 3 m di atas tanah di samping

Dengan

bukit. Energi potensial adalah istilah relatif

memberikan energi regangan karet gelang.

— karena tinggi diukur relatif ke beberapa

Jika Anda melakukan peregangan lebih

titik yang seharusnya dimaksud dalam

jauh, Anda meningkatkan energi regangan

menggambarkan energi potensial. Pada

di karet pita. Semakin kaku objeknya,

kasus ini, mari gunakan dasar bukit

semakin besar energi regangannya ketika

sebagai titik referensi kami. Itu tingginya

cacat. Regangkan satu atau dua karet

kemudian 90 m, dan persamaan 4.5

gelang yang lebih lebar karet gelang

menjadi

sejajar satu sama lain. Ketegangan energi

PE = Wh = (700 N)(90 m) PE = (700 N)(90 m) = 63,000 Nm PE = 63,000 J Energi Ketegangan Jenis energi potensial lain juga digunakan

dalam

olahraga.Energi

merentangkannya,

Anda telah

dengan meregangkan karet gelang yang lebih luas atau dua karet gelang tersebut

lebih besar dari energi regangan pada yang lebih kecil atau tunggal karet gelang yang diregangkan. Energi regangan suatu benda berhubungan dengan kekakuannya, sifat materialnya, dan deformasinya. Secara matematis, energi regangan suatu bahan dengan linear hubungan stres-regangan didefinisikan sebagai

SE = 0.125 J Dalam

olahraga

manusia, energi dimiliki oleh atlet dan benda karena gerakannya (energi kinetik), posisi mereka di atas tanah (potensi gravitasi energi), dan deformasi mereka

terutama dengan dua jenis energi pertama:

k 􀀁x2 (4.7)

energi kinetik dan energi potensial.

dimana SE = energi regangan, k =



kekakuan atau konstanta pegas material, =

dan

(energi regangan). Kami akan peduli

SE = 12

dan 􀀁x

gerakan

perubahan

panjang

Pekerjaan

–

Energi

dan

energi

Hubungan

atau Definisi

deformasi objek dari posisi yang tidak

kerja

benar. Jika konstanta kekakuan dinyatakan

menunjukkan suatu hubungan ada di

dalam N / m, maka energi regangan

antara mereka. Sebagai pengingat, energi

dinyatakan dalam (N / m) m2, atau Nm,

adalah didefinisikan sebelumnya sebagai

—

satuan

kapasitas untuk melakukan pekerjaan.

pengukuran yang sama dengan untuk

Definisi pekerjaan termasuk pernyataan

energi potensial gravitasi, energi kinetik,

ini: "Ini adalah sarana oleh energi mana

dan kerja. Berapa banyak energi regangan

yang ditransfer dari satu objek atau sistem

disimpan dalam tendon itu meregang 5

ke yang lain. "Unit ukuran untuk pekerjaan

mm (0,005 m) jika kekakuan tendon

dan energi adalah joule — sama untuk

yaitu setara

dengan

joule

setiap kuantitas. Ini yang lain indikasi is 10,000 N/m? SE = 1 2 k 􀀁x2

bahwa

pekerjaan

dan

energi

saling

berkaitan. Mendemonstrasikan

Pekerjaan–

Hubungan Energi Bagaimana hubungan kerja dan

SE = 1 2 (10,000 N/m)(0.005 m)2

energi? Mari kita lihat yang sebelumnya contoh untuk mengungkapkan sesuatu tentang hubungan. Pertimbangkan contoh dari sebelumnya dalam bab ini, the bangku

angkat besi menekan barbell 1000 N.

diskusnya 600 J. Mari kita asumsikan

Selama Mengangkat bagian dari latihan,

bahwa gaya diberikan oleh pelempar

barbel diangkat 70 cm dan pekerjaan yang

konstan dan perpindahan itu horisontal,

dilakukan oleh pengangkat adalah 700 J.

dan bahwa cakram tidak bergerak di mulai

Berapa banyak lebih banyak energi yang

dari lemparan. Jika pekerjaan memang

dimiliki

menyebabkan

barbel

setelah

diangkat?

perubahan

total

energi

Saya tidak memiliki energi kinetik lagi

mekanik, pekerjaan yang dilakukan oleh

karena tidak bergerak sebelum lift dimulai

pelempar pada diskus akan menyebabkan

dan itu tidak bergerak di ujung lift. Tetapi

perubahan

energi potensinya berubah karena itu

perpindahan diskus itu horizontal, tidak

mengubah ketinggian. Apa perubahannya

ada perubahan energi potensial, jadi

energi potensial?

pekerjaan dilakukan oleh pelempar hanya

energi

diskus.

Karena

menyebabkan perubahan energi kinetik.

􀀁PE = PEfinal - PEinitial

Massa diskus adalah 2 kg. Mengetahui

􀀁PE = Whfinal - Whinitial

bahwa pekerjaan dilakukan adalah 600 J dan kecepatan awal cakram itu nol, kita

􀀁PE = W (hfinal - hinitial)

dapat menentukan kecepatan cakram di 􀀁PE = 1000 N (0,70 m)

akhir periode kerja (vf)Work done = 􀀁KE + 􀀁PE + 􀀁SE = 􀀁KE + 0 + 0

􀀁PE = 700 J Perubahan energi potensial barbel

600 J = 􀀁KE = KEf – Kei600 J = KEf − 0

adalah 700 J, sama seperti pekerjaan yang dilakukan

untuk

mengangkat

Mungkin

pekerjaan

yang

barbel.

Atau mungkin pekerjaan menyebabkan perubahan energi mekanik total. Dalam contoh lempar cakram yang kita lihat sebelumnya dalam bab ini (lihat gambar 4.1), pelempar cakram diberikan kekuatan 1000

N

terhadap

cakram

sedangkan diskus dipindahkan melalui perpindahan Pekerjaan

0,60

m

dilakukan

di oleh

kg)vf 2

dilakukan

menyebabkan perubahan energi potensial.

rata-rata

600 J = 12 mvf 2 (600 J) =12(2

arah

gaya.

pelempar

2(600 J)2 kg= vf2 vf = 2(600 J) 2 kg vf = 24.5 m/s Kecepatan cakram adalah 24,5 m / s menurut prinsip kerja-energi. Bisakah kita memverifikasi ini menggunakan Newtonianmekanika? Gaya horisontal 1000 N konstan bertindak pada diskus adalah gaya horisontal bersih yang bekerja pada diskus. Kekuatan ini akan menyebabkan cakram bertambah cepat pada 500 m / s2. 􀀁Fx = max ax = 􀀁Fx m=

1000 N2 kg = 500 m/s2 Kecepatan rata-rata diskus selama pelemparanaksi, v_, adalah perpindahan diskus selama aksi melempar, d, dibagi dengan waktu melempar aksi, t. Dengan gaya konstan yang bekerja pada diskus, the kecepatan diskus akan meningkat secara linear. Rata-rata kecepatan diskus juga dapat dihitung dengan membagi perbedaan antara final (vf) dan awal (vi) kecepatan cakram oleh 2: v = d􀀁t

vf 500 m/s2 vf 2 = 2(0.6 m)(500 m/s2 ) vf = 600 m2/s2 vf = 600 m2 / s2 vf = 24.5 m/s

v =vf 􀀁 vi2

 Melakukan Pekerjaan untuk Meningkatkan Energi

v = 0.6 m􀀁t =vf 􀀁 0

Mengapa hubungan antara kerja dan

Kami tidak tahu waktu atau durasi lemparantindakan, tapi ini akan menjadi waktu yang dibutuhkan untuk mempercepat diskus dari 0 m / s ke kecepatan akhirnya. Kami tahu akselerasinya adalah 500 m / s2. Akselerasi rata-rata, a–, adalah perubahan dalam kecepatan dibagi dengan waktu, sehingga waktu dapat dihitung dengan membagi perubahan kecepatan dengan akselerasi:

energi begitupenting? Dalam olahraga dan

a = vf vi Itu=ay 􀀁 0Itu 500 m /

karenanya perubahan energi yang lebih

s2 = ay Itu􀀁t =ay 500 m / s2

besar terjadi, jika gaya rata-rata diberikan

Jika kami mengganti representasi ini dengan waktu di sebelumnya persamaan, kita dapatkan v = 0,6 m Itu= 0,6 may500 m / s2

besar atau perpindahan sesuai dengan gaya

gerakan manusia, kita sering berkaitan dengan mengubah kecepatan suatu objek. Mengubah kecepatan berarti mengubah energi kinetik, dan prinsip kerja-energi menunjukkan bagaimana energi kinetik dapat diubah dengan melakukan pekerjaan. Lebih banyak pekerjaan dilakukan, dan

ini panjang. Ini terdengar sangat mirip dengan

apa

yang

kami

Solving for the final velocity gives us

menggunakan

v = 0.6 m vf 500 m/s2

momentum dalam bab 3. Ingat hubungan

􀀁􀀁 􀀁

impuls-momentum,

􀀁􀀁 􀀁 = vf 2 vf = 2(0.6 m)

hubungan

temukan impuls-

􀀁F–􀀁t = m (vf - vi) Impuls

=

Menggunakan

perubahan hubungan

momentum impuls-

momentum sebagaidasar untuk analisis

teknik,

penciptaan

besarperubahan

melalui perpindahan yang jauh lebih besar.

kecepatan mensyaratkan kekuatan besar

Pekerjaan yang dilakukan pada bola jauh

diterapkan untuk waktu yang lama. Prinsip

lebih

kerja-energi menunjukkan bahwa produksi

perubahan bola dalam energi kinetik juga

perubahan besar dalam energi kinetik (dan

jauh lebih besar. Kecepatan bola saat

dengan demikian perubahan besar dalam

meninggalkan tangan jauh lebih cepat

kecepatan)

aplikasi

(lebih dari 100 mi / jam [44,7 m / s] untuk

akekuatan besar jarak jauh. Pikirkan

beberapa liga utama kendi). Sesuatu yang

kembali contoh melempar bola. Jika kamu

mirip dengan ini sebenarnya terjadi di

hanya

pergelangan

Internet evolusi teknik menembak. Aturan

tangan, Anda bisa mengerahkan kekuatan

untuk menembak putting menunjukkan

pada bola melalui perpindahan kecil.

bahwa put harus dibuat dari jarak 7 kaki

Pekerjaan dilakukan kecil, dan sebagai

(2,13 m) lingkaran diameter. Penembak-

hasilnya, bola berubah dalam kinetik

tembakan harus memulai.tembakan dari

energi kecil. Kecepatan bola saat bola

berhenti, tanpa menyentuh bagian tubuh

pergi

apa pun di luar lingkaran ini. Putter harus

membutuhkan

melempar

dengan

sebagai

hasilnya,

luar lingkaran sampai hakim memutuskan

➲ Perubahan besar dalam energi kinetik mensyaratkan bahwa kekuatan besar diterapkan jarak yang jauh.Jika pergelangan tangan dan siku terlibat dalam lemparan gerakan, Anda bisa mengerahkan kekuatan pada bola melalui perpindahan lebih

dan

lengkap put tanpa menyentuh apa pun di

tangan lambat.

yang

besar,

besar.

Pekerjaan

yang

dilakukan pada bola lebih besar, dan sebagai hasilnya, perubahan bola dalam

put yang adil. Hanya saat itulah Putter diizinkan keluar dari "lempar cincin," tetapi hanya melalui bagian belakang. Ukuran

cincin

demikian

membatasi

seberapa banyak pekerjaan yang dapat dilakukan

atlet

terhadap

tembakan

membatasi jarak yang bisa dilakukan putter kekuatan pada tembakan. Di

awal

abad

ke-20,

penembak-

energi kinetik lebih besar. Jadi kecepatan

tembakan mulai melakukan tembakan dari

bola saat meninggalkan tangan Anda lebih

belakang ring. Sikap awal serupa untuk

cepat. Ketika Anda melibatkan seluruh

yang ditunjukkan pada gambar 4.3. Bahu

lengan Anda, belalai Anda, dan kaki Anda

atlet sejajar kira-kira 45 ° ke arah

dalam gerakan melempar, Anda bisa

lemparan, artinya tangan kanan atlet

menerapkannya

berhadapan sedikit ke kanan. Putter akan

kekuatan

untuk

bola

melompat

melintasi

cincin

di

kaki

nol pada awal fase pengiriman, seberapa

kanannya dan menembak. Secara bertahap,

cepat bola akan terjaditerjadi pada akhir

teknik berkembang, dan putter pundak

fase

diputar lebih dan lebih ke arah belakang

melepaskannya?

dari lingkaran di posisi awal. Bahu lebih besar

rotasi

memungkinkan

putter

memulai dari posisi itu diperbolehkan untuk pemindahan tembakan yang lebih besar sebelumnya melepaskan. Akhirnya, pada

1950-an,

Parry

O'Brien

belakang cincin menghadap ke arah yang dari

put.

(Gambar

ketika

pelempar

Larutan: Langkah 1: Identifikasi jumlah yang diketahui. m = 0,15 kg F- = 100 N

mulai

menempatkan tembakan dari posisi awal di

berlawanan

pengiriman

4.4

d = 1,50 m vi = 0 Langkah 2: Identifikasi variabel yang tidak diketahui untuk dipecahkan. vf =?

menunjukkan seorang atlet menggunakan teknik ini dalam sikap awalnya di belakang

Langkah 3: Cari persamaan yang

ring.) Sikap ini membuatnya dalam posisi

sesuai dengan variabel yang diketahui dan

di

tidak dikenal di dalamnya.

mana

ia

bisa

memaksimalkan

perpindahan menembak ke arah aplikasi

U = 􀀁E

pasukannya. Dia bisa juga melibatkan kelompok otot yang lebih kuat dan

F (d) = 􀀁KE = KEf - KEi = 12

memiliki yang lebih besarpaksa bertindak

m (ay2 􀀁 vi2)

pada tembakan selama aksi menempatkan. Pekerjaandilakukan pada tembakan dengan

Langkah

4:

Ganti

jumlah

yang

demikian meningkat. Ini meningkatkan

diketahui dan pecahkan untuk variabel

perubahan energi (potensial dan kinetik),

yang tidak dikenal.

yang dihasilkan MASALAH SAMPEL 4.2

(100 N) (1,5 m) = (0,15 kg) (ay 2 - 0) / 2 ay 2 = 2 (100 N) (1,5 m) / (0,15 kg) = 2000 Nm / kg ay = 44,7 m / s

Pelempar memberikan gaya horizontal rata-rata 100 N pada bola 0,15 kg selama

Langkah 5: Pemeriksaan akal sehat.

pengiriman pitch. Tangannya dan bola

Ini sangat cepat — kecepatan bola

bergerak melalui perpindahan horizontal 1,5 m selama periode penerapan gaya ini.Jika kecepatan horizontal bola adalah

cepat liga utama.

Dalam

ketinggian

dan

kecepatan

tembakan yang lebih besar saat dilepaskan. Itu hasilnya lebih panjang.Melakukan Pekerjaan

untuk

Mengurangi

(atau

Menyerap) Energi Prinsip kerja-energi juga dapat digunakan untuk menjelaskan teknik yang digunakan dalam mentransfer (atau menyerap) energi dari suatu objek. Ketika Anda menangkap bola, energi kinetiknya berkurang (atau diserap) oleh pekerjaan negatif yang Anda lakukan saya t. Demikian pula, otot Anda melakukan pekerjaan negatif pada anggota tubuh Anda dan menyerap energi mereka ketika Anda mendarat dari lompatan atau jatuh. Kekuatan rata-rata yang harus Anda gunakan untuk menyerap energi dalam menangkap

bola

atau

mendarat

dari

lompatan atau jatuh tergantung pada berapa banyak energi yang harus diserap dan bagaimanajauh Anda bisa menerapkan gaya. Jika kekuatan ini terlalu besar, itu bisa melukai Anda. Anda berusaha menguranginya dengan "memberi"

dengan

menangkapnya

atau

bola

saat

dengan

Anda

menekuk

lutut, pergelangan kaki, dan pinggul saat Anda mendarat dari lompatan atau jatuh. Ingat bagaimana Anda menangkap balon air di bab sebelumnya. Tindakan ini meningkatkan jarak

dimana

gaya

sehingga

ini, tidak ada pekerjaan yang dapat

mengurangi rata-rata nilai gaya. Alat

dilakukan karena tidak ada kekuatan

pengaman

banyak

eksternal yang bertindak. Jika tidak ada

digunakan olahraga menggunakan prinsip

pekerjaan yang bisa dilakukan,total energi

kerja-energi untuk mengurangi secara

mekanik

potensial kekuatan dampak yang merusak.

adalahdilestarikan; itu tidak bisa berubah,

Bantalan pendaratan digunakan di senam,

dan persamaan 4.8 menjadi

dan

bertindak,

pelindung

objek

yang

dimaksud

lompat tinggi, dan lompat galah semua meningkat

perpindahan

atlet

selama MASALAH SAMPEL 4.3

periode dampak sebagai energi kinetik atlet berkurang (diserap). Dengan

demikian

Seorang penunggang kuda di ajang gaya

benturan

berkuda

jatuh

dari

kudanya

berkurang karena perpindahan selama

membenturkan

dampaknya

Untungnya, dia mengenakanV sebuah

meningkat.

Pasir

dalam

ketika Anda melompat ke dalamnya,

kecepatan

seperti Apakah air di kolam ketika Anda

adalah 5,8 m / s. Massakepala pengendara

menyelam ke dalamnya, midsole bahan di

adalah 5 kg. Helm itu dilapisi bahan

sepatu lari Anda ketika Anda berlari di

penyerap

atasnya, itu padding dalam sarung tinju

Ketebalandari cangkang luar keras dari

ketika Anda meninju dengan itu, the

helm, serta padding paling dalam yang

kantung udara di mobil ketika Anda

digunakan

menabraknya,

memungkinkankepala untuk memindahkan

Semuabahan-bahan

ini

dapat

disebut

1,5

vertikal

energi

untuk

cm

selama

tumbukan

tanah.

helm.

sebagainya.

saat

ke

longjumping pit melakukan hal yang sama

dan

Pada

kepalanya

dan

kepala

pengendara

setebal

pas

pertama

dan

dampak

3,0

cm.

nyaman,

sambil

sebagai "peredam kejut," tetapi mereka

menghancurkan dan menekan bahan yang

sebenarnya adalah bahan yang menyerap

menyerap energidan bantalan serta kotoran

energi.

yang kepalanya kena. Berapa kekuatan rata - rata yang diberikan oleh helm pada

Konservasi Mekanis Energi Hubungan kerja-energi juga

helm?kepala pengendara selama dampak dari jatuh?

berguna saat kita memeriksa situasi di mana tidak ada kekuatan eksternal yang bertindak lain dari gravitasi. Dalam situasi

Solution:

Step

1:

Identify

the

known

quantities.

5,0 kg F -= 5607 N

m = 5.0 kg

Langkah 5: Pemeriksaan akal sehat.

d = 1.5 cm

Ini adalah kekuatan tumbukan yang besar.

vi = 5.8 m/s

Karena

ini

rata-rata

dampak

kekuatan, kekuatan dampak puncak lebih

vf = 0

besar. Perkiraan yang baik untuk gaya

Step 2: Identify

tumbukan puncak adalah dua kali kekuatan

F-=? Langkah 3: Cari persamaan yang sesuai dengan variabel dikenal dan tidak dikenal di dalamnya.U = 􀀁E Persamaan ini mencakup perubahan dalam semua

dampak

rata-rata.

Ini

menempatkan

dampak puncak kekuatan di2 × 5607 N = 11.214 N. Ini adalah kekuatan besar. Kriteria

energi (potensial, kinetik, dan regangan),

untuk

tetapi perubahan dalam energi potensial

dinyatakan dalam hal akselerasi puncak

dan

kepala. Akselerasi ini dinyatakan dalam

energi

regangan

kepala

kecil

bencanacedera

kepala

sering

dibandingkan dengan perubahan energi

akselerasi

kinetik, jadi kami hanya akan menghitung

Akselerasi puncak di atas 300 g akan

perubahan energi kinetik.

menyebabkan cedera kepala yang fatal

F(d) = 􀀁KE = KEf – KEi = 1

karena

atau

akselerasi

dari

kekuatan

11.214 N yang bekerja pada kepala 5 kg. the 11,214 N force acting on a 5 kg head.

Langkah 4: Gantilah jumlah yang diketahui dan pecahkan untuk variabel yang tidak dikenal.

F = ma 11,214 N = (5 kg) a a = 11,214 N 5 kg

F-(0,015 m) = (5,0 kg) ((5,8 m / s) 2 0)) / 2 F-(0,015 m) = 84,1 J

a = 2243 m/s2 Dividing this value by g = 9.81 m/s2 will give us acceleration in terms of g:

F = 84.1 J

g.

atau kematian. Di dalam contoh, kita dapat menentukan

2 m(vf 2 􀀁 vi 2 )

gravitasi,

a = 2243 m/s2

Akselerasinya di bawah 300 g tetapi masih tinggi cukup untuk menyebabkan cedera kepala, meskipun mungkin tidak

yang bencana. Ambang percepatan untuk agegar otak diperkirakan 80 g. Jadi, meski begitu helm mungkin telah melindungi atlet berkuda kami dari cedera kepala yang parah, tentu saja tidak melindunginya dari cedera kepala yang kurang parah seperti gegar otak.

∆E

 Total energi mekanik suatu objek

∆SE

konstan jika tidak ada eksternal

9.81 m/s2 a = 229 g

U U

= =

0

=

∆KE

+

∆PE

+

Pasukan selain gravitasi bekerja

0 = (KEƒ − KEi ) + (PEƒ − PEi ) + (SEƒ − SEi )

pada obyek.

(KEi + PEi + SEi ) = (KEƒ + PEƒ + SEƒ ) Eƒ

Mari kita coba beberapa angka dalam

Energi mekanik total objek adalah konstan

contoh ini. Misalkan kamu jatuhkan 1 kg

jika tidak ada kekuatan eksternal selain

bola dari ketinggian 4,91 m (sekitar 16) ft).

gravitasi yang bekerja pada objek. Prinsip

Saat pertama kali melepaskan bola, energi

ini mungkin berguna untuk memeriksa

potensinya (diukur relatif terhadap tanah)

proyektil gerakan. Gravitasi adalah satu-

PEi

satunya kekuatan eksternal yang bekerja

PEi = (1 kg)(9.81 m/s2 )(4.91 m)

Ei

=

pada proyektil. Jika ini benar, total energi mekanik proyektil tidak berubah selama penerbangannya. Mari kita pertimbangkan menjatuhkan bola sebagai contoh. Tepat sebelum

Anda

melepaskannya,

bola

memiliki energi potensial tetapi tidak memiliki energi kinetik. Selama bola jatuh, energi potensial berkurang karena itu tinggi berkurang. Namun, pada saat yang

Saat

=

pertama

Wh

kali

=

mgh

melepaskan

bola,

kecepatannya nol, jadi energi kinetiknya akan menjadi nol. Instan sebelum bola jatuh ke tanah, tidak memiliki ketinggian di atas tanah, jadi energi potensinya menjadi nol. Energi kinetik bola saat ini akan KEf

menjadi =

1

2

mvf

2

KEf = 1 2 (1 kg)vf

sama, sifatnya kinetik energi meningkat karena dipercepat ke bawah oleh gravitasi.

Jika kita menggunakan persamaan, kita

Peningkatan energi kinetik ini sangat

dapat menentukan seberapa cepat bola

cocok dengan penurunan energi potensial,

tepat

sehingga total mekanik energi bola tetap

Ei

sama.

(KEi + PEi + SEi ) = (KEf + PEf + SEf )

sebelum

menyentuh =

tanah: Ef

PEi

=

mgh

=

vf

2

vf vf

1

2

mvf

= 2

2

Kef

=

2mgh =

2(9.81

prinsip

energi

mekanik

2

memberi kami alat lain untuk menganalisis

m

dan memahami proyektil gerakan. Itu juga

2gh

m/s2

Konservasi

dapat

memungkinkan

kita

untuk

)(4.91m)

menganalisis situasi lain yang tidak ada

vf = 2(9.81 m/s2 )(4.91 m) vf = 9.81 m/s

dilakukan. Misalnya, di lompat galah, jika

Tepat sebelum bola menyentuh tanah,

pelompat tidak bekerja selama lemari besi

kecepatannya adalah 9,81 m / s ke bawah.

itu sendiri, totalnya energi mekanik pada

Hmm. Bola yang jatuh adalah proyektil.

saat lepas landas harus sama total energi

Kita bisa menghitung kecepatan akhirnya

mekanik pada jarak bebas hambatan. Pada

menggunakan proyektil persamaan dari

kasus ini, energi kinetik peluncur saat

bab 2. Lihatlah persamaan 2.18 dari bab 2.

lepas landas diubah menjadi saring energi

Ini menggambarkan kecepatan akhir dari

ketika kutub membungkuk, dan energi

benda

regangan

yang

jatuh.

v2 f = 2gy Sekarang

pada

gilirannya

ditransformasikan menjadi energi potensial bandingkan

persamaan

ini

dengan persamaan yang baru berasal dari konservasi vf

ini

prinsip 2

energi.

=

2gh

Mereka benar-benar persamaan yang sama

sebagai peluncurnya terangkat oleh tiang yang tidak membungkuk. Seberapa tinggi pelompat galah bisa meluncur karena itu banyak hubungannya dengan seberapa cepat peluncur bisa berjalan.

dan hanya perpanjangan persamaan, yang

Kekuatan

menggambarkan kecepatan vertikal dari

Kemampuan

proyektil jika kecepatan vertikal awal

meningkatkan perpindahan suatu objek

bukan

nol.

(atau bagian tubuh) saat memberikan

2gy

kekuatan mempengaruhi kinerja dalam

v2

f

=

v2

i

+

seorang

banyak

dari awal energi kinetik yang mungkin

keterampilan ini karenanya mengharuskan

dimiliki oleh proyektil kecepatan vertikal.

atlet untuk melakukan sejumlah besar

Persamaan ini dapat diturunkan dari

pekerjaan pada seorang objek (atau bagian

konservasi prinsip energi jika kita mulai

tubuh). Dalam beberapa olahraga, unggul

dengan

perlu dilakukan bukan hanya kemampuan

kecepatan ketinggian

energi

vertikal

Sukses

untuk

V2 istilah dalam persamaan 2.15 berasal

inisial

keterampilan.

atlet

dalam

kinetik

karena

proyektil

serta

untuk

awal.

pekerjaan, tetapi juga kemampuan untuk

melakukan

sejumlah

besar

melakukan itu dalam waktu singkat.

Jika kita meneliti persamaan lebih dekat,

Kekuasaan adalah istilah mekanis yang

yang lain cara mendefinisikan kekuatan

menggambarkan kemampuan ini. Seperti

dapat

kerja dan energi, kekuatan adalah kata lain

P

yang Anda miliki beberapa keakraban

P

dengan memiliki banyak arti. Dalam

P

mekanika, daya adalah tingkat melakukan

Kekuatan dapat didefinisikan sebagai rata-

pekerjaan,

banyak

rata kekuatan kali rata-rata kecepatan di

pekerjaan yang dilakukan dalam jumlah

sepanjang garis aksi gaya itu. Konsep

waktu

kekuatan berguna dalam biomekanik untuk

atau

bagaimana

tertentu.

kekuatan P

Secara

matematis,

didefinisikan

sebagai

=

U

dimana

beberapa

=

F

–

F

alasan.Cara

d v

t _

terbaik

untuk

harus memindahkan setumpuk buku dari satu meja ke meja lainnya,dan Anda ingin menyelesaikan tugas ini secepat mungkin.

yang dibutuhkan untuk

untuk

Ini

berarti

Anda

menginginkannya

maksimalkan output daya Anda. Banyak

cepat atau lambat pekerjaan sudah selesai. daya

adalah

watt

(disingkat huruf W), dinamai menurut penemu Skotlandia James Watt; 1 W sama dengan 1 J / s. Anda mungkin kenal watt bola

=

t

adalah dengan contoh.Misalkan Anda

Kekuatan dapat dianggap sebagai seberapa

karena

F(d)

t

:

melakukan pekerjaan.

SI

=

U

menjelaskan satu penggunaan kekuatan

U = pekerjaan selesai, dan

Satuan

=

t

P = kekuatan,

∆ = waktu

diturunkan:

lampu,

amplifier,

dan

perangkat listrik lainnya dinilai dalam watt. Satuan pengukuran daya lainnya adalah tenaga kuda, tetapi watt adalah satuan mengukur kekuatan dalam Sistem Satuan Internasional.

strategi

tersedia

untuk

Anda,

dari

memindahkan buku satu per satu untuk memindahkan semuanya sekaligus. Jumlah pekerjaan yang dilakukan untuk bukubuku akan sama, tetapi waktu yang dibutuhkan (dan dengan demikian output daya)

mungkin

berbeda.

Membawa seluruh tumpukan Sekaligus akan membutuhkan kekuatan besar, dan gerakan akan lambat. Membawa beberapa buku sekaligus di beberapa perjalanan tidak

akan

membutuhkan

banyak

kekuatan, dan setiap perjalanan akan  Kekuatan dapat dianggap sebagai

membutuhkan lebih cepat. Dalam kasus

bagaimana pekerjaan cepat atau

pertama, Anda mengerahkan kekuatan

lambat dilakukan.

besar tapi bergerak dengan kecepatan

lambat.

Dalam

Anda

Karena kekuatan yang kami hasilkan

mengerahkan kekuatan yang lebih kecil

dalam gerakan pada akhirnya berasal dari

tetapi bergerak dengan kecepatan lebih

otot kita, karakteristik produksi kekuatan

cepat. Kombinasi gaya dan kecepatan

otot dapat memberikan beberapa wawasan

menentukan output daya. Apakah kekuatan

ke pertanyaan yang baru saja diajukan.

yang lebih besar dalam kasus pertama

Sebagai

dibuat untuk kecepatan yang menurun,

meningkat,

atau apakah kecepatan yang lebih besar

maksimumnya berkurang. Jadi otot yang

dalam

berkontraksi

kasus

kekuatannya

kasus

kedua,

kedua

menurun?

untuk

otot

kekuatan

secara

kontraksi kontraksi

perlahan

dapat

Apakah

menghasilkan kekuatan yang lebih besar

kecepatan?

daripada otot yang sama yang berkontraksi

kegiatan bagaimana Anda memilih gigi

dengan lebih cepat menilai. Jika kecepatan

mana yang akan digunakan saat ini

kontraksi otot dikalikan oleh kekuatan

mengayuh sepeda Anda? Apakah Anda

maksimum kontraksi untuk kecepatan itu,

menggunakan

yang

output daya otot untuk setiap kecepatan

membutuhkan kekuatan pedal yang lebih

bisa ditentukan. Output daya maksimum

besar dan tingkat pedal yang lebih lambat,

terjadi pada kecepatan kira-kira setengah

atau apakah Anda menggunakan gigi yang

maksimum

lebih rendah, yang membutuhkan pedal

ini berarti gigi terbaik untuk digunakan

yang lebih kecil kekuatan tetapi tingkat

dalam bersepeda mungkin bukan yang

mengayuh lebih cepat? Saat Anda berlari,

tertinggi atau terendah, tapi satu di

bagaimana Anda memilih panjang langkah

antaranya.

dan laju langkah Anda? Apakah Anda

mungkin bukan yang terpanjang atau

menggunakan

yang

terpendek, tapi satu di antaranya. Terbaik

membutuhkan kekuatan lebih besar dan

cara untuk memindahkan tumpukan buku

laju langkah lebih lambat, atau apakah

mungkin bukan dengan membawanya

Anda menggunakan langkah pendek, yang

semuanya sekaligus atau satu per satu,

membutuhkan kekuatan yang lebih kecil

tetapi beberapa sekaligus. Terbaik pilihan

dan kecepatan langkah yang lebih cepat?

peralatan bersepeda, panjang langkah, dan

Pertanyaan-pertanyaan ini sulit dijawab

sebagainya jadilah otot yang berkontraksi

karena jumlah variabel yang terlibat, jadi

dengan kecepatan sesuai dengan kecepatan

Anda harus bereksperimen. Satu petunjuk

output daya maksimal mereka. Mekanisme

untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini

kontraksi otot dibahas lebih lanjut dalam

dapat

bab 11.

antara

yang

ganti

kecepatan

kekuatan

dan

gigi

langkah

berasal

tinggi,

panjang,

mempelajari

otot.

otot

kecepatan

Panjang

langkah

kontraksi.

terbaik

Alasan lain bahwa kekuasaan adalah topik

mekanis pekerjaan, energi, dan kekuatan.

penting dalam studi tentang gerakan

Pekerjaan yang dilakukan oleh suatu

manusia adalah bahwa itu sebenarnya

kekuatan adalah memaksa

merupakan kendala pada gerakan manusia.

objek di sepanjang garis aksi kekuatan

Apa artinya? Pertimbangkan sebuah Atlet

yang

angkat besi Olimpiade tampil bersih dan

didefinisikan

brengsek. Itu kekuatan yang diberikannya

melakukan pekerjaan. Secara mekanis,

pada barbel dan gerakan cepat barbel

energi membutuhkan dua bentuk: energi

menunjukkan

daya

potensial, yang merupakan energi karena

pengangkat cukup besar — tetapi hanya

posisi atau deformasi, dan energi kinetik,

untuk interval waktu yang singkat. Jika

yang

interval waktunya lebih lama, apakah

bergerak.

pengangkat

disebabkan oleh posisi dari objek dalam

kekuatan kegiatan

bahwa

bisa

output

untuk

sebanyak

menghasilkan

mugkin?

mempengaruhi

output

pelari

cepat

dapat

lebih lama (1-7 min). Output daya pelari maraton masih lebih kecil, tetapi ini dipertahankan untuk waktu yang lebih lama (2-4 jam). Angka 4.5 menunjukkan hubungan teoritis antara maksimum output daya dan durasi output daya itu untuk

kendala

menunjukkan

ditempatkan

pada

manusia oleh pembangkit listrik mereka (sistem

metabolisme

oleh

Energi

untuk

energi

untuk

potensial

dapat

meregangkan, atau deformasi, disebut

tetapi dipertahankan untuk waktu yang

mekanis

disebabkan

kapasitas

energi potensial, atau untuk menekuk,

pelari jarak menengah output lebih kecil

ini

sebagai

Energi

daya

untuk waktu singkat (0-60 dtk). Kekuatan

Hubungan

atasnya.

medan gravitasi, yang disebut gravitasi

mempertahankan output daya tinggi hanya

manusia.

di

Durasi

berkelanjutan dari seorang individu. Seorang

bertindak

perpindahan

).

Ringkasan Dalam bab ini, kami mempelajari definisi

energi regangan. Pekerjaan yang dilakukan oleh kekuatan (selain gravitasi) pada suatu objek menyebabkan perubahan energi obyek. Jika suatu gaya bekerja, perubahan dalam hasil energi. Demikian juga, jika perubahan energi diamati, suatu gaya akan melakukannya menyebabkan

bekerja perubahan

untuk energi

ini.

Kekuatan didefinisikan sebagai tingkat melakukan pekerjaan. Definisi alternatif daya adalah gaya rata-rata kali kekuatan rata-rata

kecepatan.

Dalam

gerakan

manusia, kekuatan maksimum keluar yang mampu dihasilkan manusia yang terkait dengan durasi aktivitas yang terlibat. Ini ada hubungannya dengan kemampuan metabolisme tubuh manusia.

:

9. Mengapa berlari di atas pasir lepas lebih

1. Pasir di lubang lompat jauh memiliki

melelahkan daripada berlari di jalur karet?

dua tujuan. Pertama, ini memungkinkan

10. Mengapa lebih tepat bagi anak-anak

pengukuran jarak lompat dengan menandai

kecil untuk bermain dengan bola dan alat

pendaratan

yang lebih lembut dan lebih ringan?

ULASAN

PERTANYAAN

jumper.

pendaratan

Kedua,

jumper.

bantal

Memberikan

11.

Keuntungan

apa

yang

mungkin

penjelasan mekanis untuk bagaimana pasir

dimiliki pelari cepat dengan kaki palsu

"bantal"

yang dirancang dengan baik (di bawah

pendaratan

jumper.

2. Mengapa windup atau backswing

lutut)

penting dalam kegiatan melempar dan

Asumsikan

menyerang?

dioptimalkan

3. Mengapa tindak lanjut penting dalam

12. Bayangkan bahwa Anda berada di

kegiatan

menyerang?

sebuah kamar di lantai dua sebuah gedung

liga

utama

yang terbakar. Satu-satunya jalan keluar

cenderung lebih tinggi dan lebih lama

adalah melalui jendela, dan ambang

daripada pemain lain. Apakah ini sebuah

jendela 5 m di atas tanah. Jelaskan

keuntungan dalam kegiatan melempar dan

tindakan apa yang Anda dibutuhkan untuk

menyerang?

meminimalkan kemungkinan cedera jika

4.

5.

melempar

Kebanyakan

dan

pitcher

jelaskan.

Mengapa

helm

cepat

dengan

kaki?

buatan

telah

perangkat untuk

berlari.

untuk

Anda keluar dari gedung melalui lantai dua

bersepeda, lacrosse, sepak bola, hoki es,

jendela. Jelaskan dasar mekanis untuk

dan

setiap tindakan.

sebagainya

pengaman

pelari

harus

sangat

tebal?

6. Ketika kecepatan meningkat, apakah ada peningkatan proporsional dalam jarak —

MASALAH :

Anda

1. Berapa banyak energi kinetik yang

menggandakan kecepatan Anda, apakah

dimiliki diskus 2 kg jika kecepatannya 20

jarak henti minimum Anda juga dua kali

m

lipat?

jelaskan.

2. Manakah dari bola atau alat yang

7. Jika Anda menjatuhkan bola basket dan

ditunjukkan pada tabel 2.3 (hal. 65) miliki

bola tenis bersama-sama sehingga bola

Sebuah. A. energi kinetik terbesar? B .

basket memantul di lantai dan bola tenis

energi

memantul di atas bola basket, apa yang

3. Di bagian atas ayunan raksasa di bar

akan

jelaskan.

tinggi senam, kecepatan Candy adalah 1 m

8. Bagaimana kantung udara melindungi

/ s, dan tingginya 3,5 tinggi. Jika massa

Anda

Candy adalah 50 kg, berapakah total

berhenti

yaitu,

terjadi?

dari

jika

kecelakaan?

/

kinetik

s?

paling

sedikit?

energi

ini?

6. Selama gerakan melempar, seorang

memaksa

pelempar baseball mengerahkan kekuatan

pergelangan tangan lawan Anda ke meja

horizontal rata-rata 60 N melawan 0,15 kg

dalam

gulat.

baseball sambil memindahkannya melalui

A.Apakah Anda melakukan pekerjaan

perpindahan horizontal 2,0 m sebelumnya

mekanis melawan lawan Anda? Jika

dia

demikian, apakah pekerjaan itu positif atau

a.Berapa banyak pekerjaan yang dilakukan

negatif?

pitcher pada baseball sebagai hasil dari

4.

mekaniknya

Anda

saat

perlahan-lahan

pertandingan

B . Apa jenis kontraksi yang dihasilkan otot lengan dan bahu Anda?

merilisnya.

Sebuah.

kekuatan

ini?

b. Apakah pekerjaan dilakukan positif atau negatif?

C . Apakah lawan Anda melakukan

c. Jika kecepatan baseball di awal aksi

gerakan

melempar adalah nol, seberapa cepat bola

untuk

melawan

Anda?

Jika

demikian, apakah gerakan itu positif atau

itu

negatif?

7. Sebuah bisbol menyerang sarung tangan

D . Jenis kontraksi apa yang dihasilkan

bergerak

pada

saat

rilis?

penangkap dengan kecepatan horizontal 40 m / s. Massa bisbol adalah 0,15 kg.

otot lengan dan bahu lawan Anda?

Pemindahan

bisbol

karena

deformasi

5. Seorang pemanah menggambar busur

sarung tangan penangkap dan gerakan

komponnya dan menembakkan panah.

tangan penangkap adalah 8 cm dari saat

Panah 23 g meninggalkan busur dengan a

pertama kali melakukan kontak dengan

kecepatan 88 m / s. Kekuatan pukulan

sarung

busur adalah 57 cm; yaitu, tali busur

A.Berapa banyak energi kinetik yang

diberikan pada panah melalui perpindahan

dimiliki baseball sebelum memukul sarung

57 cm. Berat imbang puncak busur adalah

tangan?

312 N. (Ini kekuatan maksimum yang

b.

harus diberikan pemanah pada tali busur.)

dilakukan penangkap pada bisbol selama

Sebuah.

penangkapan?

a. Berapa banyak energi kinetik yang

c. Apakah pekerjaan dilakukan positif atau

dimiliki

negatif?

b

.

panah

Berapa

dilakukan c.

Berapa

diberikan

setelah

banyak

tali

busur

kekuatan tali

busur

dilepaskan?

pekerjaan pada rata-rata pada

tangan

Berapa

banyak

sampai

berhenti.

pekerjaan

yang

yang

d. Berapa kekuatan dampak rata-rata yang

panah?

diberikan oleh sarung tangan pada bisbol?

yang

8. Bola bowling mana yang memiliki lebih

panah?

banyak energi, bola 5 kg bergulir pada 4 m

/ s atau bola 6 kg bergulir pada 3 m / s?

c. Berapa kekuatan tumbukan rata-rata

9. Untuk menguji dampak kinerja dari

yang diberikan pada kepala pesenam

tikar senam setebal 10 cm, massa silinder

selama

20 kg adalah jatuh ke matras dari

d. Perkirakan kekuatan tumbukan puncak

ketinggian 1 m di atas matras. Selama

yang diberikan oleh tikar di kepala

benturan, silinder itu kecepatan vertikal

pesenam.

mencapai nol pada saat matras telah

e. Perkirakan akselerasi puncak kepala

dikompres

pesenam.

menjadi

hanya

4

cm.

tumbukan?

a.Berapa banyak energi kinetik yang

f. Ekspresikan akselerasi puncak ini di g.

dimiliki silinder saat itu juga sebelum

11. Jon meraih 100 kg. Dalam merebut,

menyentuh

matras?

barbel dipindahkan dari posisi diam di

yang

lantai ke posisi diam di atas kepala atlet.

menghentikan

Hanya 0,50 detik berlalu dari gerakan

silinder?

pertama barbel sampai di atas kepala, dan

b.

Berapa

dilakukan

banyak tikar

pekerjaan

untuk

jatuhnya

c. Apa gaya vertikal rata-rata yang

barbel

dilakukan

vertikal 2,0 m. Berapa output daya rata-

mat

pada

silinder

selama

benturan, dari kontak sampai kecepatan vertikal

silinder

adalah

nol?

10. Seorang pesenam jatuh dari bar tinggi dan mendarat di atas tikar senam setebal 10

cm.

Pesenam

memukul bagian belakang kepalanya ke matras saat mendarat. Kepalanya bergerak pada 7 m / s saat pertama-tama memukul

bergerak

melalui

perpindahan

rata Jon selama lift? 12.

Dalam

tes

lompat-dan-mencapai

vertikal, 60 kg Nellie melompat 60 cm, sedangkan 90 kg Jahe melompat 45 cm. Dengan

asumsi

kedua

lompatan

membutuhkan waktu yang sama, pelompat mana yang lebih kuat?

tikar. Massa kepalanya adalah 5 kg.

13. Zoe seorang pelompat galah. Pada

Dampaknya

akhir

berakhir

ketika

kepala

menjalankan

pendekatannya,

ia

pesenam berhenti setelah membelokkan

memiliki kecepatan horizontal 8 m / s dan

mat

cm.

pusat gravitasinya adalah 1,0 m. Jika

a.Berapa banyak energi kinetik yang

massa Zoe adalah 50 kg, perkirakan

dimiliki kepala pesenam pada saat yang

seberapa tinggi dia seharusnya untuk

tepat

lompat jika energi kinetik dan potensialnya

6,5

sebelum

kontak

tikar?

b. Berapa banyak gerakan yang dilakukan

semua

untuk

potensial.

menghentikan

pesenam?

gerakan

kepala

dikonversi

menjadi

energi

14. Mike adalah pelompat galah 70 kg. Dia

Options, pilih BOB, gunakan Odd baris

jatuh dari ketinggian puncak 5,90 m

pertama, dan Regangkan Gambar Secara

setelah lompat galah di atas set palang

Vertikal. Klik OK. Tutup MaxTRAQ dan

setinggi itu. Dia mendarat di atas tikar

buka

tebal. Ketika Mike pertama kali melakukan

deinterlace mulai berlaku. Selanjutnya,

kontak dengan matras, pusat gravitasinya

buka video Lompat Tinggi dari dalam

hanya setinggi 1,0 m. Selama tabrakan

MaxTRAQ. Pastikan alat penskalaan /

Mike dengan matras, matras menekan.

kalibrasi diaktifkan dengan mengklik Lihat

Pada titik kompresi maksimum, kecepatan

pada bilah menu, lalu memilih Alat dari

vertikal Mike mencapai nol, dan pusatnya

menu drop-down, dan pastikan Skala

adalah Gravitasi hanya setinggi 0,5 m.

Tampil dicentang. Buka alat penskalaan

Berapa kekuatan rata-rata yang diberikan

dengan mengklik Tools pada bilah menu

tikar pada Mike selama dampak ini?

dan pilih Scale. Di jendela Alat Scaling

Latihan Analisis Gerak Menggunakan MaxTRAQ :

kembali

untuk

memiliki

opsi

yang terbuka, atur panjang pengukur menjadi 480 cm dan klik OK. Tempatkan kursor di sudut kiri bawah jendela video

Jika Anda belum melakukannya, tinjau

dan klik tombol kiri mouse sekali, lalu

instruksi

dan

letakkan kursor di kanan bawah sudut

dari

jendela video dan klik tombol kiri mouse

perangkat lunak analisis gerak MaxTRAQ

untuk kedua kalinya. Skala seharusnya

di awal buku ini, kemudian unduh dan

muncul di jendela video. Sembunyikan

instal perangkat lunak. Setelah ini selesai,

skala dengan memilih Lihat di bilah menu;

Anda

untuk

menggunakan

siap

kinematik

versi

mengunduh pendidikan

untuk

mencoba

analisis

lalu

dua

dimensi

berikut

Tampilkan

menggunakan MaxTRAQ. 1. Buka MaxTRAQ. Pilih Alat di bilah menu dan kemudian buka Opsi di bawah menu Alat. Di submenu Opsi, pilih Video. Ke sisi kanan atas jendela Video, di bawah Video Rasio Aspek, pastikan bahwa Rasio Aspek Pilihan yang Digunakan Standar dipilih. Di bawah setengah dari sisi kanan jendela Video, di bawah Deinterlace

klik

Alat

dan

hapus

centang Skala.

A.Berapakah kecepatan vertikal jumper tinggi saat itu juga ketika kaki lepas landas menyentuh tanah? Tingkatkan video ke dua bingkai sebelum touchdown dari kaki kiri. Mengaktifkan fungsi digitalisasi dan mendigitalkan tepi anterior strip pada celana jumper dipinggang. Kami akan menggunakan titik ini sebagai perkiraan yang sangat kasar untuk lokasi jumper Pusat gravitasi. Tingkatkan video dua

frame ke instan saat jumper terlebih dahulu menyentuh

berjalan

digitalisasi, dan digitalkan tepi anterior

tanah, dan

strip celana jumper di bagian pinggang.

mendigitalkan titik ini lagi. Tentukan

Majukan

perpindahan vertikal jumper di antara

mendigitalkan titik ini lagi. Tentukan

frame-frame ini. Bagilah perpindahan ini

perpindahan vertikal jumper di antara

dengan waktu yang telah berlalu (bagilah

frame-frame ini. Bagilah ini perpindahan

perpindahan dengan jumlah frame, 2, dan

oleh waktu yang telah berlalu (bagi

kalikan dengan 60) untuk menghitung

perpindahan dengan jumlah bingkai, 2, dan

kecepatan vertikal.

kalikan dengan 60) untuk menghitung

B. Berapakah perpindahan vertikal jumper

video

dua

frame

dan

kecepatan vertikal.

tinggi dari instan yang disentuh kaki

D. Jika massa jumper adalah 70 kg, apa

kirinya tanah dengan seketika kaki kirinya

perubahan energi potensial terjadi dari

meninggalkan tanah? Tingkatkan video ke

touchdown ke lepas landas?

bingkai

pertama

menyentuh

tanah.

digitalisasi,

dan

ketika

kaki

Aktifkan mendigitalkan

kiri fungsi tepi

anterior garis pada celana pendek jumper di ikat pinggang. Tingkatkan video ke yang pertama bingkai ketika kaki kiri

E. Jika massa jumper adalah 70 kg, perubahan energi kinetik apa yang terjadi sebagai akibat dari perubahannya dalam kecepatan vertikal dari touchdown ke takeoff?

jumper tidak lagi bersentuhan dengan

F.

tanah, dan mendigitalkan ini menunjuk

dilakukan oleh jumper dalam arah vertikal

lagi Tentukan perpindahan vertikal jumper

selama fase lepas landas, dari touchdown

antara dua frame ini.

sampai lepas landas dari kaki kiri?

C. Berapakah kecepatan vertikal jumper

G. Perkirakan ukuran gaya reaksi tanah

tinggi saat itu juga ketika kaki lepas landas

rata-rata yang bekerja pada kaki kiri

meninggalkan tanah? Tingkatkan video ke

jumper selama fase lepas landas, dari

bingkai terakhir saat kaki kiri jumper

touchdown hingga lepas landas dari kaki

bersentuhan

kiri.

tanah.

Aktifkan

fungsi

Berapa

banyak

pekerjaan

yang

KRITIK CBR Pada pembahsan yang kami kaji dalam teori ini adalah sebagian dari mekanika gerak yang dilakukan dengan loncat gala yang lebih pada hubungan dengan anatar kerja dan energi yang menggunkan Rumus Newton .Pembasan yang dapt kami tampung dari chapter ini dalah perpindahan suatu objek di garis suatu perpindahan Karena satuan dari gaya perpindahan adalah mungkin ft:lb Pada bagian buku yang kami kritik adalaah sangat bagus sebagai panutan atau patokan bahan ajaran sebagai tenga pendidik yang akan dilakukan nantinya di ruang lingkup dunia pendidikan ,Karena setiap pembahasan yang digunakan lengkap dengan rumus-rumus baik menggunakan gaya atau perhitungan yang sesuai dengan cabor masing. Jika kami perhatikan buku ini juga sangat efesian karena adanya gambar- dengan perhitungan yang sesuai dengan mekanika gerak yang akan dilakukan baik dalam lingkungan dan di lapangan pada saat melauan praktek nantinya dan bisa juga seetiap praktek buku ini sebagai patokan dalam menghitung mekanika gerak nya