ENERGI PERTEMUAN 4 HARLINDA SYOFYAN, S.Si., M.Pd PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN Mahasiswa mampu mendeskripsikan pengertian Usaha, Energi, Bentuk-bentuk energi, Perubahan Bentuk Energi, Hukum kekekalan Energi, dan Energi mekanik benda.

PETA KONSEP

USAHA Usaha dapat diartikan sebagai segala daya upaya atau kegiatan yang dilakukan manusia untuk mencapai tujuan tertentu. Usaha juga dapat diartikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda berpindah dari kedudukan awalnya. Satuan usaha dalam SI adalah Joule ( J ). Usaha sebesar 1 joule dilakukan apabila gaya sebesar 1 newton memindahkan benda sejauh 1 meter atau1 J = 1 N m bila ada gaya yang menyebabkan perpindahan suatu benda, maka dikatakan gaya tersebut melakukan usaha terhadap benda tersebut.

RUMUS USAHA “Besar usaha oleh gaya konstan didefinisikan sebagai hasil besar komponen gaya pada arah perpindahan dengan besarnya perpindahan yang dihasilkan.” Apabila usaha tersebut dirumuskan secara matematis dapat ditulis sebagai berikut: W = Fs s W   : besar Usaha (kg . m2/s2, joule atau newton . meter) Fs   : besar komponen gaya pada arah perpindahan (newton) s    : besar perpindahan (m)

CONTOH SOAL Sebuah gaya 25 N bekerja pada sebuah benda dan menyebablan benda berpindah tempat sejauh 4 m. Tentukan besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut ! Penyelesaian : F = 25 N s = 4 m W = F s = 25 N x 4 m = 100 joule

Perpaduan dua gaya yang arahnya berlawanan adalah selisih kedua gaya itu, dengan arah gaya paduan sama dengan arah gaya terbesar. Dengan demikian, jika ada dua gaya berlawanan bekerja pada sebuah benda sehingga benda itu berpindah, maka usaha yang dilakukan kedua gaya tersebut adalah: W = FR S FR = jumlah gaya-gaya yang bekerja pada benda (N)

CONTOH SOAL Penyelesaian : FFahmi = 25 N FFahrul = 40 N Sebuah mobil yang sedang diam didorong oleh Fahmi dengan gaya 25 N dan ditarik oleh Fahrul searah dengan Fahmi dengan gaya 40 N ke kanan, lalu Fajar mendorong dengan gaya 50 N ke kiri. Perpindahan yang dialami mobil dari posisi semula adalah 6 m. Tentukan besar usaha total dari ketiganya! Penyelesaian : FFahmi = 25 N FFahrul = 40 N FFajar = - 50 N FR = FFahmi + Ffahrul + FFajar + = 25 N + 40N + (- 50 N) = 15 N (Ke arah kanan) W = FR s = 15 x 6 = 90 Joule

USAHA DAN GAYA KONSTAN Gambar : Sebuah benda yang bermassa m ditarik dengan gaya F membentuk sudut a dengan horisontal.

CONTOH SOAL Sebuah benda m = 4 kg ditarik dengan gaya 60 N (lihat gambar). Usaha yang dilakukan gaya tersebut untuk memindahkan benda sejauh 5 m adalah ... Jawab : W = F s W = 60 cos (60°). 5 W = (60) (1/2 ) (5) W = 150 joule

DAYA Daya adalah kemampuan seseorang atau suatu alat dalam melakukan usaha dalam selang waktu tertentu. Alat yang dapat melakukan usaha yang besar dalam waktu yang singkat memiliki daya yang besar. Sebaliknya daya yang kecil akan memerlukan waktu yang lebih lama untuk menghasilkan usaha yang sama. Daya adalah usaha atau perubahan energi tiap satu satuan waktu. Satuan daya dalam SI adalah Joule per sekon (J/s) atau Watt. P = W t P = daya (watt) W = usaha (J) t = waktu (s)

DAYA (2) Karena W = Fs; dan s = vt, maka persamaan dapat diturunkan menjadi : P = F v P = daya (watt, W) F = gaya (Newton, N) v = kecepatan (m/s)

CONTOH SOAL Sebuah mobil yang mogok didorong oleh beberapa orang dengan gaya sebesar 100 N. Jika mobil tersebut berpindah sejauh 4 meter dalam 20 detik, berapakah data dari pendorong tersebut? Penyelesaian : Diketahui : F = 100 N; t = 20 s ; s = 4 m Ditanya : P ? Jawab : W = Fs = 100 N x 4 m = 400 J P = W t = 400 J/20 s = 20 J/s = 20 watt

CONTOH SOAL (2) Sebuah benda yang ditarik dengan gaya 5 N bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Hitunglah daya benda tersebut. Penyelesaian : Diketahui : F = 5 N; v = 2 m/s Ditanya : P ? Jawab : P = F v = (5N) . (2 m /s ) = 10 N m/s = 10 watt

LATIHAN Sebuah benda yang diberi gaya sebesar 6 N selama 5 menit mengalami perpindahan sejauh 15 m, tentukanlah : usaha yang dilakukan benda daya benda

ENERGI Energi adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha. Energi merupakan besaran turunan dengan satuan Joule (J). Jadi hanya benda yang memiliki energi yang dapat melakukan usaha. Hukum Kekekalan Energi “energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi dapat berubah bentuk”. Energi memiliki beragam bentuk diantaranya energi listrik, energi panas, energi bunyi, energi cahaya, energi kinetik, dan energi potensial.

BENTUK – BENTUK ENERGI

1. ENERGI KIMIA Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam bahan kimia. Energi kimia terdapat dalam berbagai bahan kimia, seperti baterai, aki, makanan, dan bahan bakar. Sebagian bahan kimia tersebut bisa digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

ENERGI PANAS Energi panas adalah energi yang dimiliki oleh benda yang panas. Benda yang terbakar menghasilkan panas. Panas disebut juga kalor. Panas merupakan salah satu bentuk energi. Lilin yang menyala dapat memutar kertas spiral yang bergantung di atasnya. Hal tersebut membuktikan bahwa lilin yang sedang menyala memiliki energi panas. Energi panas dapat berpindah melalui tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

2. ENERGI BUNYI Energi bunyi adalah energi yang ditimbulkan oleh benda yang mengeluarkan bunyi. Bunyi dihasilkan dari getaran. Bunyi kuat dihasilkan dari getaran yang kuat. Contoh bunyi yang kuat adalah halilintar, petasan dan bom. Bunyi yang kuat menghasilkan energi yang besar. Bunyi kuat dapat memekakkan telinga, menggetarkan dan bahkan memecahkan kaca jendela.

3. ENERGI POTENSIAL Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda. Ketapel yang teregang mempunyai energi potensial. Energi tersebut sewaktu-waktu dapat dilepaskan. Contoh benda yang memiliki energi potensial selain ketapel adalah per yang teregang, busur anak panah yang teregang, dan lain-lain. Energi potensial yang ada pada per disebut sebagai energi potensial pegas. Energi potensial gravitasi timbul karena adanya gravitasi. Contoh benda jika dilepaskan dari ketinggian tertentu

3. ENERGI POTENSIAL (2) Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya. Energi potensial bergantung pada masa benda, percepatan gravitasi tempat benda berada, ketinggian (tempat) benda berada. EP = mgh EP = energi potensial (joule), w = berat benda (newton) = mg, m = massa benda (kg), g = percepatan gravitasi bumi (m/s2), dan h = tinggi benda (m).

4. ENERGI LISTRIK Energi listrik adalah energi yang tersimpan dalam benda yang bermuatan listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi alain seperti energi gerak, energi cahaya, energi panas, atau energi bunyi. Energi yang dihasilkan oleh arus listrik mampu menjalankan motor listrik. Contohnya lampu listrik, kipas angin, seterika listrik, dan pompa air listrik.

5. ENERGI KINETIK Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya atau kelajuannya. Besarnya energi kinetik bergantung pada massa benda. EK = ½ mv2 EK = energi kinetik (joule), m = massa benda (kg), dan v = kecepatan benda (m/s).

5. ENERGI KINETIK (2) Makin besar massa benda dan makin cepat gerak benda, energi kinetiknya makin besar. Contoh : Benda yang bergerak lurus beraturan, Benda bergerak lurus berubah beraturan Bergerak melingkar Benda yang bergerak dengan kecepatan tetap memiliki energi kinetik konstan.

6. ENERGI CAHAYA Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh gelombang elektromagnet. Energi cahaya alami adalah energi yang berasal dari matahari. Energi cahaya adalah energi yang dimiliki oleh gerakan foton dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Gelombang cahaya mempunyai frekuensi dan panjang gelombang tertentu, dengan kecepatan yang sama. Makin besar nilai panjang gelombang maka makin kecil frekuensi dan sebaliknya. Energi cahaya dihasilkan oleh benda-benda seperti Matahari, lilin, korek api , dan kompor yang menyala. Benda yang menghasilkan energi cahaya imenghasilkan energi panas.

7. ENERGI NUKLIR Energi nuklir terjadi karena danya reaksi fisi atau fusi dalam atom atau unsur radioaktif sperti uranium. Energi nuklir bisa dimanfaatkan untuk sumber energi pada pembangkit listrik tenaga nuklir.

8. ENERGI OTOT Energi otot merupakan energi yang dihasilkan oleh otot tubuh. Energi tubuh dibentuk dari makanan, air, dan oksigen. Manusia dan hewan bisa menggerakkan organ tubuhnya untuk melakukan aktivitas karena memiliki energi otot untuk melakukan kegiatan sehari-hari.

9. ENERGI BIOGAS Energi biogas adalah energi yang memanfaatkan gas metana dari kotoran ternak seperti sapi, kerbau, dan kambing. Gas metana dapat dimanfaatkan untuk bahan bakar gas, misalnya untuk penerangan di daerah yang belum terjangkau PLN dan untuk bahan bakar memasak menggantikan gas elpiji.

PERUBAHAN ENERGI Ketika menyetrika pakaian terjadi perubahan energi dari energi lisrtik menjadi energi panas. Ketika menjemur pakaian terjadi perubahan energi dari energi cahaya Matahari menjadi energi panas. Ketika menyalakan lampu terjadi perubahan energi dari energi lisrtik menjadi energi cahaya dan panas. Ketika berlari terjadi perubahan energi kimia dalam makanan menjadi energi kinetik. Ketika menggerakkan turbin/generator terjadi perubahan energi mekanik menjadi energi listruk.

PERUBAHAN ENERGI (2) 3. Energi Listrik – Energi Gerak Energi Listrik – Energi Panas Contoh perubahan dari energi listrik menuju energi panas, contohnya adalah penggunaan oven, kompor listrik, setrika hingga microwave. 2. Energi Listrik – energi Kimia Perubahan dari energi listrik menuju energi kimia contohnya adalah charger batu baterai, pengisian aki atau accumulator. 3. Energi Listrik – Energi Gerak Contoh perubahan energi listrik menjadi sebuah energi gerak adalah penggunaan AC, kipas angin, mobil mainan, mixer, blender dan masih banyak lagi.

PERUBAHAN ENERGI (3) 4. Energi Gerak – Energi Panas Perubahan energi gerak menjadi sebuah energi panas, contohnya adalah ketika sepeda motor dipakai perjalanan jauh akan menjadi panas. 5. Energi Cahaya – Energi Listrik Perubahan sebuah energi cahaya ke dalam energi listrik adalah contohnya teknologi panel surya. 6. Energi Listrik – Energi Panas Contoh dari perubahan energi listrik ke energi panas adalah dari penggunaan hair dryer.

PERUBAHAN ENERGI (4) 7. Energi Gerak – Energi Bunyi Energi gerak yang diubah menjadi energi bunyi, bisa kita contohkan dari menabuh gendang atau bertepuk tangan yang akan menghasilkan suara. 8. Energi Kimia – Energi Panas Perubahan dari energi kimia ke dalam bentuk energi panas bisa terdapat pada makanan yang kita makan, seusai dikonsumsi hingga menjadi panas.

HUKUM KEKEKALAN ENERGI Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk energi lain. Rumus Hukum Kekekalan Energi Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa besar energi mekanik pada benda yang bergerak selalu tetap. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut. Em1 = Em2   Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2 Keterangan: Em1, Em2 : energi mekanik awal dan energi mekanik akhir (J). Ek1, Ek2 : energi kinetik awal dan energi kinetik akhir (J). Ep1, Ep2 : energi potensial awal dan energi potensial akhir (J).

PENGHEMATAN ENERGI Minyak, batu bara, dan gas alam merupakan bahan tambang yang tidak dapat diperbaharui. Bahan-bahan tersebut merupakan sumber energi. Semakin sering digunakan maka bahan-bahan tambang tersebut akan semakin cepat habis. Apa yang harus dilakukan di rumah untuk menghemat energi?

ENERGI ALTERNATIF Salah satu cara untuk menghindari habisnya sumber energi, yaitu mencari sumber energi pengganti. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk menemukan sumber energi pengganti tersebut. Di antaranya, bahan bakar sintetis, energi sampah, energi dari usaha tani, kayu, energi pasang surut air laut, energi matahari, energi angin, dan energi nuklir.

UJI KOMPETENSI Tuliskan jenis-jenis energi Tuliskan Rumus Daya, Usaha dan Energi Potensial! Perhatikan gambar dibawah ini! Sebuah balok dengan massa M berada pada bidang datar, balok tersebut ditarik oleh gaya sebesar 30 N ke kanan. Jika balok berpindah sejauh 50 cm maka hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut! 4. Tuliskan jenis-jenis energi alternatif dan manfaatnya!

5. Perhatikan gambar dibawah! Contoh 2 Perhatikan gambar dibawah! Sebuah benda dengan massa 4 kg berada pada bidang datar. Benda tersebut ditarik oleh gaya 50 N yang membentuk sudut 60˚ terhadap bidang horizontal (perhatikan gambar). Jika benda berpindah sejauh 4 m maka hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut! Pembahasan: 5. Perhatikan gambar dibawah! Sebuah benda dengan massa 4 kg berada pada bidang datar. Benda tersebut ditarik oleh gaya 50 N yang membentuk sudut 60˚ terhadap bidang horizontal (perhatikan gambar). Jika benda berpindah sejauh 4 m maka hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut!

SELAMAT BELAJAR