Kamu dapat download modul & kumpulan soal  dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:

• Modul Usaha Oleh Gaya Konservatif & Non Konservatif
• Kumpulan Soal Mudah, Sedang & Sukar

Definisi

Berdasarkan usaha yang dihasilkan, gaya dibedakan menjadi gaya konservatif dan gaya non konservatif. Usaha oleh gaya konservatif tidak tergantung pada lintasan partikel. Usaha oleh gaya nonkonservatif tergantung pada lintasan partikel.

1. Usaha oleh Gaya Konservatif

Dalam topik ini kita tidak hanya mempelajari pengertian konservatif, namun lebih jauh lagi. Besar usaha oleh gaya konsrvf tidak bergantung pada lintasan dimana gaya bekerja. Usaha oleh gaya konsrvf hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhir.

Contoh gaya konservatif adalah gaya gravitasi, gaya Coulomb, gaya listrik dan gaya-gaya tak sentuh lainnya. Karena usaha oleh gaya konsrvf bergantung pada posisi awal dan akhir maka untuk benda dengan lintasan tertutup usahanya pasti nol.

Misalkan sebuah objek dipindahkan dari posisi $a$ ke posisi $b$ dan membutuhkan usaha sebesar $W_{ab}$ kemudian saat memindahkan benda dari $b$ ke $a$ membutuhkan usaha sebesar $W_{ba}$ maka berlaku hubungan:

\begin{eqnarray}
W_{ba} & = & -Wab\\
W_{ba}+Wab & = & 0
\end{eqnarray}

Kerja yang dilakukan melawan medan konservatif tidak hilang atau berubah menjadi energi kalor seperti usaha melawan gaya gesek, namun energi disimpan dalam bentuk energi potensial.

2. Usaha oleh Gaya non-Konservatif

Besar usaha oleh gaya non konsrvf bergantung pada lintasan dimana gaya bekerja. Semakin panjang lintasan maka semakin besar usaha yang dilakukan. Contoh gaya non konservatif adalah gaya gesek kinetis atau gaya hambat.

Saat seseorang menggeser kursi dari pojok ruangan ke pojok ruangan tentu akan lebih melelahkan jika saat menggeser kursi harus berkeliling ruangan terlebih dahulu daripada orang tersebut mengambil lintasan lurus.

Pada saat kursi di geser, gaya gesek kinetis mentrasfer energi kinetik ke bentuk energi yang lain yaitu energi panas. Proses transfer energi ini tidak dapat dilakukan pada proses yang sebaliknya, oleh karena itulah gaya gesek kinetis termasuk pada gaya nonkoservatif.

Contoh Soal & Pembahasan

1. Tunjukkan bahwa gaya gravitasi adalah gaya konservatif!

Penyelesaian:

Untuk membuktikan bahwa gaya gravitasi adalah gaya konsrvf mari kita tinjau sebuah benda $m$ yang berada di titik A yang dipindahkan ke titik B seperti gambar berikut.

Saat benda dipindahkan dari A ke B, maka gaya gravitasi mengerjakan usaha sebesar

$\begin{alignedat}{1}W_{AB} & =mgy_{f}-mgy_{i}\\
& =-mgy
\end{alignedat}
$

Saat benda dipindahkan dari B ke A maka gaya gravitasi mengerjakan usaha sebesar

$\begin{alignedat}{1}W_{BA} & =mgy_{f}-mgy_{i}\\
& =mgy
\end{alignedat}
$

Berdasarkan hasil tersebut maka

$\begin{alignedat}{1}W_{BA}+W_{AB} & =mgy-mgy\\
W_{BA}+W_{AB} & =0
\end{alignedat}
$

Karena $W_{BA}+W_{AB}=0$ maka gaya gravitasi adalah gaya konservatif.

2. Balok bermassa $m$ dipindahkan dari posisi A ke posisi B seperti gambar berikut.
   Jika jarak A ke C adalah $s$ dan tinggi B ke C adalah $h$. Hitung usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi!

Penyelesaian:

Gaya gravitasi termasuk gaya konservatif maka, usaha yang dibutuhkan cukup menghitung perubahan energi potensialnya.

$\begin{alignedat}{1}W_{AC} & =mgh_{c}-mgh_{B}\\
& =mgh.
\end{alignedat}
$