ENERGI, USAHA DAN DAYA (1)

Standar Kompetensi : Memahami peranan usaha, gaya,dan energi dalam kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar :Menjelaskan hubungan bentuk energi dan perubahannya, prinsip usaha dan energi serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 ENERGI

            Sebuah mobil tidak dapat bergerak tanpa energi dari pembakaran bensin. Badanmu juga tidak bisa bergerak kecuali kamu memiliki energi dari makanan. Dari contoh ini,kita mengetahui bahwa energi dibutuhkan untuk menghasilkan gerak.

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja.

            Setiap benda atau sistem yang dapat melakukan kerja dikatakan memiliki energi. Satuan energi dalam SI adalah joule (J).  Mengangkat segelas air dari atas meja makan ke mulutmu membutuhkan energi kira-kira 1 joule.

            Ketika sebuah sistem melakukan kerja, energinya bertambah, sementara itu sistem yang telah melakukan kerja energinya berkurang. Ini berarti selalu ada perpindahan energi ketika kerja dilakukan. Kamu bisa menyaksikan kejadian ini ketika kamu berjalan menaiki tangga.Ketika kamu sampai di atas, kamu merasa kecapaian.

 

 

Energi Kinetik (E_k)

Anak panah yang melesat dan bis yang bergerak memiliki bentuk energi yang sama, yaitu energi gerak yang disebut energi kinetik.

Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki sebuah benda  yang sesuai dengan gerakannya.

Setiap benda yang bergerak mempunyai energi kinetik. Energi kinetik E_k sebuah benda yang bermassa m bergerak dengan kelajuan v didefinisikan sebagai

Contoh :

Sebuah truk dengan massa 1500 kg berjalan dengan kelajuan 20 ms^-1.

Berapakah energi kinetik truk tersebut ?

Solusi :

                                                                                                                          

 

Energi Potensial (E_p)

Energi Potensial adalah energi yang tersimpan di dalam sebuah benda sesuai dengan posisi,keadaan atau bentuk benda.

 Energi potensial muncul dalam berbagai bentuk. Pegas yang ditekan atau busur panah yang ditarik mempunyai energi sesuai dengan bentuk dan keadaannya, dikenal dengan energi potensial elastik. Sebuah benda yang ditempatkan pada ketinggian akan mempunyai energi, karena posisinya dalam medan gravitasi, yang dikenal dengan energi potensial gravitasi.

            Senyawa yang dapat dibakar juga memiliki energi potensial. Ini dikenal dengan energi potensial kimiawi. Senyawa yang memiliki energi potensial kimiawi meliputi makanan yang kita makan, minyak, kayu dan tanaman. Ketika senyawa ini dibakar, energi potensial kimiawinya lepas.

Energi Potensial Gravitasi adalah energi yang dimiliki karena posisi benda relatif terhadap tanah.

            Ketika sebuah benda dengan massa m dekat permukaan bumi berada pada ketinggian h, perubahan energi potensialnya adalah

Perubahan Energi Potensial = mgh

dimana g adalah kuat medan gravitasi

Contoh :

Seorang anak mengangkat tas sekolahnya yang bermassa 3 kg dari lantai ke punggungnya setinggi 0,5 m. Berapa energi potensial gravitasi yang diperoleh tas itu ?

Solusi :

E_p  =  mgh  =  3 kg x 10 nkg^-1 x 0,5 m  =  15 J

 

Contoh lain :

Berapa energi potensial gravitasi yang dibutuhkan 20 kg kotak yang pindah dari ketinggian 0,3 m ke 1,8 m ?

 

Solusi :  

Perubahan ketinggian = 1,8 m – 0,3 m

                                    = 1,5 m

E_p yang diperoleh =  mgh   

                             = 20 kg x 10 Nkg^-1 x 1.5 m

                             =  300 J

 

Energi Termal (Energi dalam)

Energi termal sebuah benda mewakili energi kinetik total  atom atau molekul pada benda.

        Semua benda terbuat dari atom atau molekul . Ketika suhu benda di atas 0 K, atom atau molekul ini bergerak konstan, sehingga mempunyai energi kinetik. Energi kinetik molekuler ini dikenal sebagai energi termal benda. Energi termal sesuai dengan suhu absolut benda. Jangan salah ya... energi termal bukan panas .     Panas adalah perpindahan energi termal dari sebuah benda ke benda lain. Bila kamu memanaskan secangkir air, energi berpindah dari api ke panci ke molekul-molekul dalam air. Karena perpindahan energi ini menambah energi kinetik molekul air, ini juga menambah energi termal air. Jadi kita tidak bisa mengatakan bahwa secangkir air panas terdiri dari panas- kita katakan ini berisi energi termal.

Beberapa nilai energi :

 

Sumber	Energi
Energi potensial sebuah buku diatas meja	10 J
Energi kinetik bola yang dilempar	50 J
Energi potensial seseorang yang berdiri di atas lantai gedung	2000 J ( 2 KJ)
Energi kinetik mobil yang bergerak 80 km/jam	250 000 J (250 KJ)
Energi kimia yang tersimpan dalam makanan yang kamu makan 1 hari	10 000 000 J  (10 MJ)
Energi kimia yang tersimpan dalam 1 liter bahan bakar minyak	35 000 000 J (35 MJ)

 

 Perubahan Energi

            Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi potensial gravitasi dari sebuah palu berubah menjadi energi kinetik selama palu di jatuhkan. Energi kinetik ini digunakan untuk memasukkan paku.

Seorang anak menggunakan energi kimia untuk mengangkat pegas pada mainan mekanik.Energi ini berubah menjadi energi kinetik begitu pegas ditutup.

 

 Hukum Kekekalan Energi

            Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat dibuat atau dimusnahkan, tapi hanya bisa berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.

Ini berarti jumlah energi di alam selalu sama. Gambar berikut memperlihatkan beberapa contoh bagaimana energi berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                   

 

 

 

 

 

Perubahan Energi Potensial dan Energi Kinetik

          Sebuah roal coaster merupakan ilustrasi yang baik  dari hukum kekekalan energi mekanik. Jika gerbong pengangkut bergerak ke bawah, energi potensial gravitasi berubah menjadi energi kinetik. Ketika gerbong pengangkut bergerak ke atas, energi kinetik berubah kembali menjadi energi potensial gravitasi. Jika gesekan diabaikan, energi mekanik total (energi potensial gravitasi + energi kinetik) dari gerbong tadi tetap tidak berubah.

Contoh :

 Sebuah paket yang massanya 4 kg meluncur ke bawah pada bidang licin seperti gambar. Berapa laju paket tersebut ketika mencapai bawah ?

Solusi :

Di atas lereng, paket tsb mempunyai energi potensial gravitasi. Begitu paket itu meluncur ke bawah secara bertahap akan kehilangan energi potensial. Dengan bertambahnya waktu paket sampai di bawah,semua energi potensial berubah menjadi energi kinetik

Tambahan energi kinetik  =  hilangnya energi potensial

 

 

 

istirahat dulu ya...

Imam Syafi'i pernah berkata : " Belajarlah karena tidak ada orang yang terlahir dalam keadaan berilmu."