Usaha dan Energi

Pengertian Energi
Jika kamu berlari lama-kelamaan tubuhmu menjadi lelah karena kehabisan energi. Untuk dapat berlari dengan cepat lagi memerlukan stamina yang baik, maka kamu perlu istirahat dan makan. Kemana energi yang kamu miliki tadi sehingga kehabisan energi ? Sehabis bekerja kita menjadi lemas karena kehabisan energi, setelah makan tubuh kita menjadi kuat kembali. Mobil-mobilan yang memakai baterai bekas (soak) jalannya lambat atau tidak normal, setelah baterai kita ganti dengan yang baru atau baterai yang soak tadi diisi (di carge) maka jalannya mobil-mobilan kembali normal. Tubuh yang lemas setelah makan menjadi kuat dan baterai yang soak jika diisi lagi (di carge) siap dipakai kembali. Dari contoh tadi dapat dikatakan bahwa benda yang memiliki energi dapat melakukan kerja. Dengan kata lain energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja (usaha). Satuan energi menurut Satuan Internasional (SI) adalah joule, satuan energi yang lain: erg, kalori, dan kWh. Satuan kWh biasa digunakan untuk menyatakan energi listrik, dan kalori biasanya untuk energi kimia. Konversi satuan energi: 1 kalori = 4,2 joule 1 joule = 0,24 kalori 1 joule = 1 watt sekon 1 kWh = 3.600.000 joule Mobil-mobilan yang memakai baterai baru (energi masih penuh) akan melakukan usaha yang lebih besar (jarak tempuh lebih jauh dalam waktu yang sama) daripada mobil-mobilan yang memakai baterai bekas.
Bentuk-bentuk Energi
Beberapa bentuk energi antara lain:
Pemanfaatan Energi
Sumber energi yang paling utama di Bumi adalah matahari, tetapi terdapat sumber energi lain yang dapat digunakan untuk kesejahteraan manusia seperti energi angin, energi panas bumi, energi pasang surut, energi listrik, energi biogas, dan energi nuklir. Dalam pemanfaatan energi kita bisa mengubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Perubahan bentuk energi antara lain: pada setrika terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor pada lampu pijar terjadi perubahan energi listrik menjadi energi cahaya pada dinamo terjadi perubahan energi gerak menjadi energi listrik
Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik. Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya (kedudukan) terhadap suatu acuan. Sebagai contoh sebuah batu yang kita angkat pada ketinggian tertentu memiliki energi potensial, jika batu kita lepas maka batu akan melakukan kerja yaitu bergerak ke bawah atau jatuh. Jika jatuhnya batu mengenai tanah lembek maka akan terjadi lubang, batu yang kita angkat lebih tinggi maka energi potensial yang dimiliki batu lebih besar pula sebagai akibat lubang yang terjadi lebih dalam. Jika massa batu lebih besar energi yang dimiliki juga lebih besar, batu yang memiliki energi potensial ini karena gaya gravitasi bumi, energi ini disebut energi potensial bumi. Energi potensial bumi tergantung pada massa benda, gravitasi bumi dan ketinggian benda. Sehingga dapat dirumuskan : Selain energi potensial gravitasi terdapat juga energi potensial elastis. Energi ini dimiliki benda yang memiliki sifat elastis, misalnya karet, busur panah dan pegas. Contoh Soal: Buah durian tergantung pada tangkai pohonnya setinggi 8 meter, jika massa durian 2 kg dan percepatan gravitasi 10 N/kg, berapa energi potensial yang dimiliki durian tersebut ? Penyelesaian : Diketahui : h = 8 meter m = 2 kg g = 10 N/kg Ditanyakan : Ep = ……… ? Jawab : Ep = m.g.h Ep = 2 kg. 10 N/kg. 8 m Ep = 160 Nm Ep = 160 J Jadi energi potensial yang dimiliki oleh buah durian adalah 160 joule Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya. Secara matematis dapat dirumuskan: Contoh Soal: Sebuah mobil yang massanya 1000 kg bergerak dengan kecepatan 15 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut ? Penyelesaian : Diketahui : m = 1000 kg v = 15 m/s Ditanyakan : Ek = ……… ? Jawab : Ek = ½ m.v2 Ek = ½ 1000 kg.(15 m/s)2 Ek = ½ 1000 kg.225 m2/s2 Ek = 112500 kg m2/s2 Jadi energi kinetik yang dimiliki oleh mobil tersebut adalah 112500 joule.
Hukum Kekekalan Energi
Hukum Kekekalan Energi Mekanik Dari ilustrasi di samping setiap berkurangnya energi potensial akan digantikan oleh energi kinetik bertambah. Dengan demikian jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah tetap. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum kekekalan energi mekanik Sepanjang sejarah manusia tidak dapat membuat alat untuk menciptakan energi, tetapi hanya dapat membuat alat yang bisa mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Misal mesin mobil mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi gerak, lampu pijar mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Sehingga berlaku hukum kekekalan energi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”
Usaha
Contoh Soal: Berapa usaha yang dilakukan untuk mendorong mobil dengan gaya 200 N sejauh 5 meter ? Penyelesaian : Diketahui : F = 200 N s = 5 m Ditanyakan : W = ……… ? Jawab : W = F.s W = 200 N . 5 m W = 1000 Nm W = 1000 joule Jadi usaha yang dilakukan sebesar 1000 J. Sumber Usaha adalah hasil kali besar gaya yang searah perpindahan dengan perpindahan. Secara matematis usaha dapat dirumuskan sebagai berikut: Selain joule satuan usaha adalah erg 1 jo