ENERGI
Uraian Materi 7.2
A. Pengertian Energi
Energi dari suatu benda adalah ukuran kesanggupan atau kemampuan benda
untuk melakukan suatu usaha. Sebagai contoh, sebuah mobil yang sedang
melaju kencang memiliki kemampuan untuk menghancurkan benda-benda
yang ditabraknya karena memiliki energi gerak. Sebaliknya, truk tronton yang
diam tidak akan menyebabkan kerusakan pada benda-benda sekelilingnya
karena tidak memiliki energi gerak. Demikian pula dengan bom, meskipun
dalam keadaan diam bom berpotensi untuk merusak benda-benda
disekelilingnya. Hal ini terjadi karena bom memiliki energi yang tersimpan
dalam bentuk kimia. Energi merupakan besaran skalar dengan satuan Joule.
Selain energi gerak dan energi kimia, energi dapat pula tersimpan dalam
bentuk-bentuk yang lain sebagai berikut.
• Energi potensial,
• Energi panas
• Energi listrik
• Energi matahari atau energi nuklir
• Energi cahaya
Dalam kehidupan sehari-hari, energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk
yang lainnya. Sebagai contoh, energi matahari yang berupa energi cahaya dan
energi panas dapat diserap oleh tumbuh-tumbuhan dan disimpan dalam
bentuk energi kimia. Jika manusia memakan tumbuhan tersebut maka energi
akan berpindah ke tubuh manusia masih dalam bentuk energi kimia pula.
Energi kimia dalam bentuk makanan tersebut selanjutnya dapat berubah
menjadi berbagai bentuk energi misalnya energi panas atau energi kinetik.
Dengan energi inilah manusia mampu bergerak dari satu tempat ketempat
yang lain. Meskipun berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, jumlah energi ini
selalu tetap. Hal ini akan dipelajari pada bagian hukum kekekalan energi.
Perubahan energi biasanya melibatkan perpindahan energi dari satu benda ke
benda lainnya. Air di bendungan memiliki energi potensial dan berubah menjadi
energi kinetik ketika air jatuh. Energi kinetik ini kemudian dipindahkan ke
turbin, dan akhirnya menjadi energi listrik. Setelah menjadi energi listrik, energi
akan berpindah ke berbagai benda-benda yang lain melalui kabel-kabel
transmisi.
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 7 Energi 7 - 8
B. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Energi
kinetik dipengaruhi oleh massa dan kecepatan benda. Semakin besar
kecepatan atau kelajuan benda, semakin besar energi kinetik benda tersebut.
Demikian pula semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula
energi kinetik yang dimilikinya. Pada Gambar 7.1 energi kinetik yang dimiliki
mobil dapat menyebabkan kerusakan ketika menabrak mobil yang lain.
Secara matematis energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut.
Ek = 1/2.m.v2
Keterangan:
Ep = energi kinetik (J)
m = massa dari benda (kg)
v = kecepatan dari benda (m/s)
Sebagai contoh, sebuah mobil yang massanya 1000 kg bergerak dengan
kecepatan 15 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut?
Permasalahan di atas dapat diselesaikan sebagai berikut.
Diketahui:
m = 1000 kg
v = 15 m/s
Ditanyakan : Ek = ……… ?
Jawaban
Ek = ½ m.v2
Ek = ½ 1000 kg.(15 m/s)2
Ek = ½ 1000 kg.225 m2/s2
Ek = 112500 Joule
Jadi energi kinetik yang dimiliki oleh mobil tersebut adalah 112500 joule.
Gambar 7.1. Mobil yang Melaju dengan Cepat Memiliki Energi Kinetik
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 7 Energi 7 - 9
C. Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya
pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Semakin tinggi
kedudukan sebuah benda, semakin besar energi potensial gravitasi yang
dimiliki oleh benda tersebut. Sebagai contoh, sebuah batu yang berada di atas
permukaan tanah tidak berbahaya bagi orang yang berada disekitarnya. Batu
tidak memiliki energi potensial relatif terhadap orang yang berada di
permukaan tanah. Lain halnya dengan batu yang berada di tebing
sebagaimana Gambar 7.2. Batu di atas tebing memiliki kemampuan merusak
benda-benda yang berada dibawahnya jika batu tersebut jatuh.
Secara matematis energi potensial gravitasi dinyatakan sebagai berikut
Ep = m.g.h
keterangan
Ep = energi potensial (Joule)
m = massa dari benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = tinggi benda dari tanah (m)
Gambar 7.2. Batu yang Terdapat di Tebing Memiliki Energi Potensial
Relatif terhadap Rumah
Contoh Soal:
Buah durian tergantung pada tangkai pohonnya setinggi 8 meter, jika massa
durian 2 kg dan percepatan gravitasi 10 m/s2, berapa energi potensial yang
dimiliki durian tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
h = 8 meter
m = 2 kg
g = 10 m/s2
Ditanyakan: Ep = ……… ?
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 7 Energi 7 - 10
Jawaban
Ep = m.g.h
Ep = 2 kg. 10 m/s2. 8 m
Ep = 160 kg m2/s2
Ep = 160 J
Jadi energi potensial yang dimiliki oleh buah durian adalah 160 joule.
Gabungan antara energi kinetik dan energi potensial gravitasi bumi sering pula
disebut dengan energi mekanik. Jadi secara matematis energi mekanik
sebuah benda dapat dinyatakan sebagai berikut.
EM = Ep + Ek
Keterangan
EM = energi mekanik (Joule)
Ep = energi kinetik (Joule)
Ek = energi kinetik (Joule)
Dengan cara lain, energi mekanik dapat dinyatakan sebagai berikut.
EM=m.g.h+ (1/2)mv2
Keterangan
m = massa benda (kg)
g = percepatan grafitasi(m/s2)
h = ketinggian (m)
v = kecepatan benda (m/s)
Contoh soal
Sebuah benda massanya 1kg dilemparkan dari atas rumah yang tingginya 10
m dengan kecepatan 10 m/s. Berapakah energi mekanik yang dimiliki oleh
banda sesat setelah dilemparkan?
Jawaban
Diketahui:
m = 1kg
g = 10 m/s2
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 7 Energi 7 - 11
h = 10 m
v = 10 m/s
Ditanyakan EM?
EM=m.g.h+ (1/2)mv2
EM=1 kg. 10 m/s2. 10 m + (1/2) 1 kg (10 m/s)2
EM=100 J + 50 J= 150 J
Jadi, sesaat setelah dilepaskan benda memiliki energi mekanik sebesar 150 J.
D. Hukum Kekekalan Energi
Sebagaimana telah diketahui, energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk
yang lain. Di rumah kita, energi listrik dapat berubah menjadi panas ketika
listrik digunakan pada seterika dan kompor. Energi listrik dapat berubah
menjadi energi kinetik berupa gerak putar misalnya pada kipas angin dan
pompa air. Energi listrik juga dapat berubah menjadi energi cahaya jika
digunakan oleh lampu listrik. Meskipun demikian, jumlah energi tidaklah
berubah. Bentuk energi berubah dari satu menjadi yang lain namun jumlah
totalnya tetap. Hal ini sering disebut dengan hukum kekekalan energi.
Sebagai contoh, kita ingin menentukan kecepatan benda ketika jatuh di tanah
pada contoh soal sebelumnya. Sebuah benda massanya 1 kg dilemparkan
dari atas rumah yang tingginya 10 m dengan kecepatan 10 m/s. Berapakah
kecepatan benda ketika jatuh di tanah?
Energi mekanik benda ketika pada ketinggian 10 meter adalah sebagai berikut.
EM=m.g.h+ (1/2)mv2
EM=1 kg. 10 m/s2. 10 m + (1/2) 1 kg (10 m/s)2
EM=100 J + 50 J= 150 J
Sedangkan energi kinetik yang dimiliki benda sesaat ketika jatuh adalah
sebagai berikut.
EM=m.g.h+ (1/2)mv2
EM=1 kg. 10 m/s2. 0 m + (1/2) 1 v2
EM= (1/2) v2
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 7 Energi 7 - 12
Jika gaya gesekan benda dan udara serta energi yang lain dapat diabaikan,
menurut hukum kekekalan energi, energi mekanik di atas (sesaat setelah
benda dilemparkan) sama dengan energi kinetik sesaat ketika benda jatuh di
atas tanah. Jadi dapat dituliskan sebagai berikut.
EM= (1/2) 1 v2
150 J = (1/2) 1 v2
v2 = 2 x 150 = 300
v = (300)1/2
Tentu saja hal ini hanyalah angka pendekatan saja. Dalam kenyataannya
beberapa energi mekanik benda mungkin akan berubah menjadi energi kalor,
energi bunyi atau energi yang lainnya.
Hal sebaliknya terjadi jika sebuah benda dilemparkan ke atas dengan kelajuan
tertentu. Semakin tinggi kedudukan benda semakin lambat gerak benda. Hal
ini terjadi karena sebagian energi kinetik benda berubah menjadi energi
potensial.
Latihan
1. Jelaskan perubahan energi listrik yang terjadi di rumah Anda!
2. Sebuah sepeda motor yang massanya 100 kg melaju dengan kecepatan
10 m/s. Berapakah energi kineik yang dimiliki oleh sepeda motor tersebut?
3. Sebuah batu yang massanya 10 kg berada di atas menara yang tingginya
200 m. Berapakah energi potensial gravitasi yang dimiliki oleh batu
tersebut relatif terhadap permukaan tanah?
4. Sebuah pesawat terbang yang massanya 2000 kg memiliki kecepatan 100
m/s pada ketinggian 100 m. Berapakah energi mekanik yang dimiliki oleh
pesawat tersebut?
5. Sebuah peluru yang massanya 1kg ditembakkan ke atas dari permukaan
tanah dengan kecepatan 100 m/s. Tentukan ketinggian maksimum yang
dapat dicapai oleh peluru tersebut.
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 7 Energi 7 - 13
Rangkuman
1. Energi adalah sesuatu yang dimiliki suatu sistem sehingga mampu
melakukan usaha.
2. Energi Potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda karena
posisinya.
3. Energi kinetik adalah energi gerak yang dinyatakan oleh Ek = ½ m.v 2 .
4. Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Energi hanya dapat
ditransformasi dari satu bentuk ke bentuk lain dengan jumlah total yang
selalu tetap.
Saturday 22 January 2011
Tags
# Materi Kuliah
About AtiqKhamdi
Blogger Pemula yang Bismillah menuju Professional
Materi Kuliah
Label:
Materi Kuliah
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
No comments:
Post a Comment