Energi, Usaha dan Daya

ENERGI , USAHA DAN DAYA A. Energi • Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha (kerja). Dalam kehidupan sehari-hari, energi sering dinamakan tenaga. Ada beberapa macam bentuk energi, diantaranya: ~ Energi listrik, energi yang dihasilkan dari batere atau generator ~Energi kalor, energi yang ditimbulkan oleh gerak partikel-partikel penyusun benda ~Energi kimia, energi yang terkandung didalam makanan atau minyak bumi ~Energi bunyi, energi yang dihasilkan oleh benda yang bergetar ~Energi cahaya, energi yang dihasilkan oleh sumber cahaya ~Energi potensial, energi yang dimiliki oleh benda yang diam karena kedudukannya. ~Energi kinetic, energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak ~Energi mekanik, energi yang dimiliki oleh benda karena gerak dan kedudukannya • “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, hanya dapat dirubah-rubah bentuknya, dari satu bentuk ke bentuk lainnya” ( Hukum Kekekalan Energi). • Contoh perubahan bentuk energi: ~Televisi yang dinyalakan dengan listrik PLN, terjadi perubahan bentuk energi dari: Energi listrik berubah menjadi energi cahaya dan bunyi ~Radio yang dinyalakan dengan batere, terjadi perubahan bentuk energi dari: Energi kimia menjadi energi listrik kemudian berubah menjadi energi bunyi ~Orang yang berolah raga, terjadi perubahan bentuk energi dari: Energi kimia berubah menjadi energi kinetic kemudian berubah menjadi energi kalor ~Anak panah yang lepas dari busurnya, terjadi perubahan bentuk energi dari: Energi potensial menjadi energi kinetic Sampai saat ini sumber energi dimanfaatkan oleh manusia dalam jumlah yang besar untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia sehari-hari. Sumber energi yang dimanfaatkan itu berasal dari fosil. Sumber energi yang berasal dari fosil ini jumlahnya sangat terbatas, sehingga jika dipergunakan terus menerus dalam jumlah yang banyak, maka lama kelamaan akan habis. Untuk itu maka kita harus dapat menghemat penggunaan sumber energi yang berasal dari fosil (minyak bumi) dan terus mengadakan penelitian untuk mencari alternative penggunaan energi lainnya yang tidak akan habis jika dipergunakan. Beberapa energi yang tidak akan habis jika dipergunakan diantaranya; energi cahaya matahari, energi angin dan energi air. • Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda yang diam karena kedudukannya (potensinya). Energi porensial yang dimiliki oleh suatu benda ditentukan oleh massa benda, percepatan gravitasi dan ketinggian atau jarak benda permukaan tanah. Jika dituliskan secara rumusan, energi potensial sebagai berikut: Ep = m x g x h Keterangan: Ep = Energi potensial satuannya Joule m = massa satuannya Kg g = percepatan gravitasi satuannya m/s² atau N/Kg h = ketinggian satuannya m Contoh persoalan: Sebutir kelapa yang massanya 3 Kg berada diatas pohon yang tingginya 8 meter. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s², berapakah energi potensial yang dimiliki buah kelapa diatas pohon tersebut? Diketahui: m = 3 Kg h = 8 m g = 10 m/s² Ditanyakan: Ep? Jawab : Ep = m x g x h = 3 Kg x 10 m/s² x 8 m = 240 Joule Jadi energi potensial yang dimiliki buah kelapa sebesar 240 Joule • Energi Kinetik Energi kinetic adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Setiap benda yang bergerak memiliki kecepatan, sehingga energi kinetic pada suatu benda ditentukan oleh massa benda dan kecepatan benda tersebut bergerak. Jika dituliskan secara rumusan, energi kinetic sebagai berikut: Ek = ½ x m x v² Keterangan: Ek = energi kinetic satuannya Joule m = massa satuannya Kg v = kecepatan satuannya m/s Contoh persoalan: Sebutir kelapa yang massanya 3 Kg lepas dari tangkainya dan bergerak jatuh dengan kecepatan 2 m/s. Berapakah energi kinetic yang dimiliki buah kelapa itu? Diketahui : m = 3 Kg V = 2 m/s Ditanyakan : Ek? Jawab: Ek = ½ x m x v² = ½ x 3 Kg x 2² m/s = ½ x 3 Kg x 4 m/s = ½ x 12 Kgm/s = 6 Joule Jadi energi kinetic yang dimiliki buah kelapa sebesar 6 Joule • Energi Mekanik Energi mekanik adalah gabungan energi potensial dan energi kinetic yang dimiliki oleh suatu benda. Jika dituliskan secara rumusan, energi mekanik sebagai berikut: Em = Ep + Ek Keterangan: Em = energi mekanik satuannya joule Ep = energi potensial satuannya Joule Ek = energi kinetic satuannya Joule Contoh persoalan: Sebutir kelapa yang jatuh dari atas pohon memiliki energi potensial sebesar 240 Joule dan energi kinetic sebesar 6 Joule. Berapakah energi mekanik yang dimiliki buah kelapa itu? Diketahui : Ep = 240 J Ek = 6 J Ditanyakan: Em? Jawab : Em = Ep + Ek = 240 J + 6 J = 246 J Jadi energi mekanik yang dimiliki buah kelapa itu sebesar 246 Joule B. Usaha Usaha atau kerja didalam fisika adalah gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga bendanya berpindah. Jika bendanya berpindah, maka akan ada jarak perpindahan, sehingga usaha dapat dirumuskan sebagai berikut: W = F x S Keterangan: W = usaha satuannya Joule F = gaya satuannya Newton S = jarak satuannya meter Contoh persoalan: (1) Adun mendorong meja dengan gaya sebesar 50 N dan meja bergerak atau bergeser sejauh 2 meter . Berapakah usaha Adun mendorong meja tersebut? Diketahui : F = 50 N S = 2 m Ditanyakan: W? Jawab: W = F x S = 50 N x 2 m = 100 Joule Jadi usaha Adun sebesar 100 Joule Contoh persoalan: (2) Adun dan Badru mendorong gerobak dengan arah yang berlawanan. Adun mendorong kekanan dengan gaya 60 N, sedangkan Badru mendorong kekiri dengan gaya 35 N. Jika gerobak terdorong sejauh 5 meter kearah Badru, berapakah besar usaha kedua orang tersebut? Diketahui : F₁ (Adun) = 60 N F₂ (Badru) = -35 N S = 5 m Ditanyakan : W? Jawab : ΣF = F₁ + F₂ = 60 N + (-35 N) = 15 N W = ΣF x S = 15 N x 5 m = 75 Joule Jadi usaha kedua orang tersebut sebesar 75 Joule C. Daya Daya adalah besarnya usaha yang dilakukan tiap waktu atau besarnya energi yang dikeluarkan tiap waktu. Jika dituliskan rumusannya sebagai berikut: P = W/t Keterangan: P = daya satuannya J/s atau Watt W= usaha atau energi satuannya Joule t = waktu satuannya second Contoh persoalan: (1) Kardun mendorong mobil dengan gaya 200 N selama 5 menit. Jika mobil tersebut bergerak sejauh 15 meter, berapakah daya Kardun mendorong mobil tersebut? Diketahui : F = 200 N t = 5 menit = 300 secon S = 15 m Ditanyakan : P? W F x S 200 N x 15 m Jawab : P = = = = 10 Watt t t 300 s Jadi daya Kardun sebesar 10 Watt Contoh persoalan: (2) Mesin A melakukan usaha 200 Joule dalam waktu 10 secon, sedangkan mesin B melakuklan usaha 50 Joule dalam waktu 2 secon. Mesin manakah yang memiliki daya lebih besar? Diketahui : WA = 200 J t A = 10 s WB = 50 J t B = 2 s Ditanyakan : daya mesin yang lebih besar? Jawab : Mesin A: PA = WA/tA = 200 J/10 s = 20 Watt Mesin B: PB = WB/tB = 50 J/ 2 s = 25 Watt Jadi, daya mesin B lebih besar dari pada mesin A