Daya: seberapa cepat usaha dilakukan
Perempuan bermassa 60.0 kg yang berlari menaiki tangga setinggi 3.00 m dalam 3.50 s menghasilkan daya 538 W, sedikit di bawah satu daya kuda.
Usaha sama, daya berbeda
Berjalan atau berlarilah menaiki tangga: kamu tiba pada ketinggian yang sama, jadi usaha melawan gravitasi juga sama. Berlari tetap terasa lebih berat karena kamu melakukan usaha itu dalam waktu lebih singkat. Daya mengukur seberapa cepat usaha dilakukan atau energi dipindahkan: P = W ÷ t. Satuannya watt (W), satu joule per detik. Lampu 60 W memakai energi 60 J setiap detik.
Satuan lama yang masih umum untuk mesin adalah daya kuda. OpenStax memberikan 1 hp = 746 W. Seekor kuda dapat mempertahankan sekitar satu daya kuda selama berjam-jam. Manusia bisa melampaui satu daya kuda dengan kakinya dalam waktu singkat, tetapi tidak lama.
Contoh perhitungan: berlari menaiki tangga
OpenStax menghitung contoh tangga. Perempuan bermassa 60.0 kg berlari menaiki tangga setinggi 3.00 m dalam 3.50 s, mulai dari diam dan berakhir pada 2.00 m/s. Energi potensialnya bertambah m g h = 60.0 × 9.80 × 3.00 = 1764 J dan energi kinetiknya bertambah ½ × 60.0 × 2.00² = 120 J. Dayanya (1764 + 120) ÷ 3.50 = 538 W, yaitu 0.72 hp. Perhatikan bahwa hampir seluruh energi digunakan untuk menambah ketinggian, bukan kelajuan. Naiki tangga yang sama lebih perlahan dengan kelajuan awal dan akhir yang sama: usahanya sama, tetapi daya rata-ratanya lebih kecil.
Kamu dapat mengukur dayamu sendiri dengan cara ini. Ukur ketinggian tangga, catat waktu yang kamu perlukan untuk berlari ke atas, lalu hitung m g h ÷ t. Menurut OpenStax, jangan berharap hasil yang jauh melebihi sekitar setengah daya kuda.
Seret untuk memutar. Gulir atau rapatkan dan renggangkan dua jari untuk mengatur zoom.
Berbagai besar daya
Rentang daya sangat luas. Tabel 7.3 OpenStax mencantumkan manusia yang beristirahat sekitar 100 W, hampir seluruhnya berupa kalor. Jantung saat istirahat bekerja sekitar 8 W, jam listrik 3 W, pengering pakaian sekitar 4000 W, mobil sekitar 80 000 W termasuk kalornya, dan Matahari sekitar 4 × 10²⁶ W. Lampu mengingatkan kita bahwa daya masukan tidak sama dengan daya keluaran berguna: lampu pijar 60 W hanya menghasilkan sekitar 5 W cahaya, sedangkan sisa 55 W berupa kalor.
| Benda atau kegiatan | Daya (W) |
|---|---|
| Kalkulator saku | 10⁻³ |
| Jam listrik | 3 |
| Jantung, saat seseorang beristirahat | 8 |
| Lampu pijar | 60 |
| Orang yang beristirahat | 100 |
| Pengering pakaian | 4 × 10³ |
| Mobil | 8 × 10⁴ |
| Matahari | 4 × 10²⁶ |
Dari daya kembali ke energi: E = P t
Susun ulang P = W ÷ t untuk memperoleh energi yang dipakai: E = P t. Perusahaan listrik menagih dalam kilowatt-jam, yaitu energi yang dipakai oleh daya satu kilowatt selama satu jam, sebesar 3.6 × 10⁶ J. Contoh OpenStax memakai komputer 0.200 kW selama 6.00 jam sehari selama 30.0 hari: 0.200 × 6.00 × 30.0 = 36.0 kWh. Dengan tarif $0.120 per kWh, biayanya $4.32 sebulan. Daya dan waktu sama-sama berpengaruh. Ketel 2000 W yang menyala tiga menit memakai 2000 × 180 = 360 000 J, hanya 0.1 kWh, sedangkan router berdaya rendah yang dibiarkan menyala sepanjang tahun tetap menghabiskan banyak energi secara keseluruhan.
Daya kuda membantu membayangkan angka-angka ini. OpenStax mencantumkan mobil sekitar 8 × 10⁴ W, termasuk kalor dan usaha berguna. Dibagi 746, hasilnya sekitar 107 hp. Orang yang beristirahat menghasilkan sekitar 100 W, hampir seluruhnya berupa panas tubuh. Itulah sebabnya ruangan penuh orang menjadi hangat. OpenStax mencantumkan jantung saat istirahat sekitar 8 W, mencakup kalor yang dilepas dan usaha memompa darah, kurang dari sepersepuluh daya total tubuh.
| Daya | P = W ÷ t, energi per detik |
| Watt (W) | 1 J per detik |
| Daya kuda | 1 hp = 746 W |
| Energi dari daya | E = P t; 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J |
- Daya adalah usaha per satuan waktu, P = W ÷ t, dalam watt.
- 1 hp = 746 W.
- Usaha yang sama dalam waktu lebih singkat memerlukan daya lebih besar.
- Energi yang dipakai = daya × waktu; tagihan menghitung kilowatt-jam.
- Daya perempuan di tangga: 1764 J + 120 J dalam 3.50 s, dalam watt? (bulatkan ke bilangan bulat terdekat)
- Ubah 538 W menjadi daya kuda (dua angka desimal).
- Orang bermassa 70 kg naik setinggi 10 m dalam 20 s. Berapa daya untuk mengangkat tubuhnya, dalam watt? (g = 9.8)
- Kamu menaiki tangga yang sama perlahan alih-alih berlari. Dibandingkan dengan berlari:
- Usaha sama, daya lebih kecil
- Usaha lebih kecil, daya sama
- Usaha lebih besar, daya lebih besar
- Usaha sama, daya sama
- Lampu 60 W menyala selama 10 s. Berapa energi yang dipakai dalam joule?
- Komputer 0.200 kW menyala 6.00 jam sehari selama 30.0 hari. Berapa energinya dalam kWh?
- Energi tersebut dikenai tarif $0.120 per kWh. Berapa biayanya dalam dolar?
- Ketel 2000 W menyala selama 3 menit. Berapa energinya dalam joule?
- Lampu pijar 60 W menghasilkan sekitar 5 W cahaya. Berapa efisiensinya dalam persen? (satu angka desimal)
- Mana yang BUKAN satuan daya?
- Kilowatt-jam
- Watt
- Daya kuda
- Joule per detik
Sumber kursus ini (8)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 7.1 Work: the scientific definition (W = F d cos θ, briefcase cases, 1 J = 1 N·m, 1 J lifts a 100 g apple about 1 m, lawn mower 75.0 N at 35° for 25.0 m = 1.54 × 10³ J, 1 kcal = 4186 J, under 10% of food energy goes into work)
- 7.2 Kinetic energy and the work-energy theorem (KE = ½ m v², 30.0 kg package at 0.500 m/s = 3.75 J, 120 N push with 5.00 N friction over 0.800 m = 92.0 J net, final speed 2.53 m/s, a car at 100 km/h has four times the KE it has at 50 km/h)
- 7.3 Gravitational potential energy (ΔPE = m g h, reference level, path independence, 0.500 kg cuckoo clock weight raised 1.00 m = 4.90 J, 60.0 kg person landing stiffly from 3.00 m, roller coaster 20.0 m hill: 19.8 m/s, and 20.4 m/s with a 5.00 m/s start, mass cancels)
- 7.4 Conservative forces and potential energy (spring PE = ½ k x², 0.100 kg toy car, k = 250 N/m, 4.00 cm, 0.180 m rise)
- 7.5 Nonconservative forces (friction turns mechanical energy into thermal energy)
- 7.6 Conservation of energy (statement of the law, forms of energy, Table 7.1: 1000 kg car at 90 km/h 3.1 × 10⁵ J, tennis ball at 100 km/h 22 J, mosquito 1.3 × 10⁻⁶ J, daily food intake 1.2 × 10⁷ J, 1 gallon gasoline 1.2 × 10⁸ J, 1 g fat 3.9 × 10⁴ J; efficiency, Table 7.2: cycling and climbing 20%, swimming at the surface 2%, gasoline engine 30%, diesel 35%, coal power plant 42%, electric motor 98%, solar cell 10%)
- 7.7 Power (P = W ÷ t, 1 W = 1 J/s, 1 hp = 746 W, 60.0 kg woman up 3.00 m stairs in 3.50 s reaching 2.00 m/s = 538 W, Table 7.3: Sun 4 × 10²⁶ W, car 8 × 10⁴ W, person at rest 100 W, heart at rest 8 W, clothes dryer 4 × 10³ W, a 60 W incandescent bulb gives 5 W of light, power plants turn 35 to 40% of fuel energy into electricity, E = P t, 0.200 kW computer 6.00 h a day for 30.0 days = 36.0 kWh, $4.32 at $0.120 per kWh)
- g = 9.8 m/s² as in OpenStax examples (NIST standard gravity 9.80665 m/s², physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gn).
Diperiksa: 2026-10-17