ENERGI Oleh: Riana (5301414076) Tri Wisnu (5301414077) Desi (5301414078) Ivan (5301414079) Toni (5301414080)

Apakah sebenarnya energi itu? Energi berasal dari bahasa Yunani yaitu ergon yang berarti kerja pengertian energi dalam fisika adalah kemampuan untuk melakukan usaha. energi setara dengan usaha, satuannya pun sama dengan usaha. Dalam sistem Satuan Internasional, energi diukur dengan satuan joule (J). Apakah sebenarnya energi itu?

James Prescott Joule James adalah putra kedua dari lima bersaudara. Ia berasal dari keluarga kaya. Ayahnya, Benjamin Joule, adalah seorang pengusaha yang mempunyai pabrik pembuatan bir. Walaupun berasal dari keluarga kaya, namun James tidak bisa bersekolah seperti anak-anak umumnya. Joule dikenal sebagai siswa yang rajin belajar, rajin bereksperimen, dan juga rajin menulis buku James kecil menderita penyakit kelainan tulang belakang, yang membuatnya harus banyak beristirahat di rumah. Karena tidak bisa bersekolah, maka sang ayah pun mencarikan guru privat untuk mengajari James di rumah. Karena kondisi kesehatannya buruk, James tumbuh menjadi seorang yang pendiam dan pemalu. Tentang Panas yang Dihasilkan oleh Listrik (1840) ekuivalen mekanik panas(1843) hubungan dan kekekalan energi(1847)

James Prescott Joule Sir William Thomson Buku-buku hasil karyanya tersebut begitu menarik perhatian Sir William Thomson atau dikenal dengan nama Lord Kevin. Sehingga, akhirnya Joule bekerja sama dengan Thomson dan menemukan efek Joule-Thomson. Efek tersebut merupakan prinsip yang kemudian dikembangkan dalam pembuatan lemari es. Efek tersebut menyatakan bahwa apabila gas dibiarkan berkembang tanpa melakukan kerja ke luar, maka suhu gas itu akan turun.

Joule yang sangat taat kepada agama juga menemukan hukum kekekalan energi bersama dengan dua orang ahli fisika dari Jerman, yaitu Hermann von Helmholtz dan Julius Von Mayer. Hukum kekekalan energi yang mereka temukan menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk menjadi energi listrik, mekanik, atau kalor James Prescott Joule Ia adalah seorang yang hobi fisika. Dengan percobaan ia berhasil membuktkan bahwa panas (kalori) tak lain adalah suatu bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik, teori yang menyatakan panas sebagai zat alir. Joule (simbol J) adalah satuan SI untuk energi dengan basis unit kg.m2/s2. Nama joule diambil dari penemunya James Prescott Joule. Joule disimbolkan dengan huruf J Hermann von Helmholtz Julius Von Mayer

Pada tahun 1800-an, seorang ilmuwan dari Inggris, James Prescott Joule (1818 - 1889) melakukan sejumlah percobaan yang penting untuk menetapkan pandangan bahwa kalor merupakan bentuk transfer energi. Percobaan ini membuktikan bahwa apabila suatu bentuk energi diubah menjadi bentuk energi lain, maka tidak ada energi yang musnah. James Prescott Joule Inilah percobaan Joule yang paling terkenal, yang pada dasarnya tidak akan melibatkan arus listrik. Peralatannya terdiri atas roda jantera kuningan yang memutar air didalam wadah tembaga. Roda jantera diputar oleh sebuah beban yang dijatuhkan. Ketika jatuh, beban tadi memiliki energi mekanis atau gerak. Joule menjatuhkan beban tadi berkali – kali. Mekanisme kerja alatnya adalah pada waktu jatuh, beban memutar roda jantera dan mengaduk air. Setiap kali beban jatuh, suhu air akan naik. Jumlah kenaikannya bergantung pada jarak beban yang dijatuhkan. Hal ini membuktikan bahwa energi gerak beban yang dijatuhkan. Hal ini membuktikan bahwa energi gerak beban yang dijatuhkan berubah menjadi energi panas dalam air. Kenaikan suhu yang sama juga bisa diperoleh dengan memanaskan air di atas kompor. Joule menentukan bahwa sejumlah kerja tertentu yang dilakukan selalu ekivalen dengan sejumlah masukan kalor tertentu. Secara kuantitatif, kerja 4,186 joule (J) ternyata ekivalen dengan 1 kalori (kal) kalor. Nilai ini (4,186 J = 1 kal) dikenal sebagai tara kalor mekanik.

Dari hasil percobaannya dengan tujuan untuk menentukan kesetaraan antara kalor dan energi, Joule menyimpulkan hubungan antara kalor dan usaha yaitu sebagai berikut : ·         Kalor merupakan suatu bentuk energi yang dapat berpindah dari lingkungan ke suatu sistem atau sebaliknya karena ada perbedaan suhu antara suatu sistem dengan lingkungannya. tanpa pengaruh dari luar, kalor akan selalu berpindah dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Misalnya, perpindahan kalor saat pendinginan sebuah mesin kendaraan. James Prescott Joule ·         Usaha juga merupakan suatu bentuk perpindahan energi melalui gaya yang dilakukan sistem pada lingkungan atau sebaliknya dimana titik tangkap gaya mengalami perpindahan. Misalnya, usaha pada beban yang bergerak ke bawah. Pada percobaan Joule tersebut, terjadi kenaikan suhu air yang dapat disebabkan oleh adanya aliran kalor akibat usaha yang dilakukan. Perubahan suhu air, tentu akan menyebabkan perubahan energi kinetik partikel – partikel air dan pada akhirnya akan mengakibatkan perubahan energi dalam air. Energi dalam didefinisikan sebagai jumlah total energi kinetik partikel – partikel zat dalam suatu sistem

Energi Mekanik hukum kekekalan energi Energi mekanik adalah energi yang dihasilkan oleh benda karena sifat geraknya. Energi mekanik merupakan jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda atau energi total yang dimiliki oleh suatu benda. James Prescott Joule Em = Ep + Ek Em = Energi Mekank Ep = Energi Potensial Ek = Energi Kinetik  ”Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain dan dipindahkan dari satu benda ke benda yang lain tetapi jumlahnya selalu tetap’’ hukum kekekalan energi

Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda yang sedang bergerak. Benda yang bermassa m dan sedang bergerak dengan kecepatan v, memiliki energi kinetik sebesar Ek = 1/2 ( m.v2 ) dimana : Ek = Energi kinetik m = massa benda v = kecepatan benda v m

Energi potensial ada karena adanya gravitasi bumi A. Energi potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena memiliki ketinggian tertentu dari tanah mg Keterangan: Ep: Energi potensial (J) m: massa benda (kg) g: percepatan gravitasi (m/s2) h: tinggi benda dari permukaan tanah (meter) h Energi potensial ada karena adanya gravitasi bumi

Energi Mekanik pada Gerak Jatuh Bebas Suatu contoh sederhana dari Hukum Kekekalan Energi Mekanik adalah ketika sebuah benda melakukan Gerak Jatuh Bebas (GJB). Misalnya kita tinjau sebuah batu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Pada analisis mengenai Gerak Jatuh Bebas, hambatan udara diabaikan, sehingga pada batu hanya bekerja gaya berat (gaya berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada benda, di mana arahnya selalu tegak lurus menuju permukaan bumi).

Ketika batu berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah dan batu masih dalam keadaan diam, batu tersebut memiliki Energi Potensial sebesar EP = mgh. m adalah massa batu, g adalah percepatan gravitasi dan h adalah kedudukan batu dari permukaan tanah (kita gunakan tanah sebagai titik acuan). ketika berada di atas permukaan tanah sejauh h (h = high = tinggi), Energi Kinetik (EK) batu = 0. mengapa nol ? batu masih dalam keadaan diam, sehingga kecepatannya 0. EK = ½ mv2, karena v = 0 maka EK juga bernilai nol alias tidak ada Energi Kinetik. Total Energi Mekanik = Energi Potensial. EM = EP + EK EM = EP + 0 EM = EP apabila batu kita lepaskan, batu akan jatuh ke bawah akibat gaya tarik gravitasi yang bekerja pada batu tersebut. Semakin ke bawah, EP batu semakin berkurang karena kedudukan batu semakin dekat dengan permukaan tanah (h makin kecil). Ketika batu bergerak ke bawah, Energi Kinetik batu bertambah.

Ketika bergerak, batu mempunyai kecepatan Ketika bergerak, batu mempunyai kecepatan. Karena besar percepatan gravitasi tetap (g = 9,8 m/s2), kecepatan batu bertambah secara teratur. Makin lama makin cepat. Akibatnya Energi Kinetik batu juga semakin besar. Nah, Energi Potensial batu malah semakin kecil karena semakin ke bawah ketinggian batu makin berkurang. Jadi sejak batu dijatuhkan, EP batu berkurang dan EK batu bertambah. Jumlah total Energi Mekanik (Energi Kinetik + Energi Potensial = Energi Mekanik) bernilai tetap alias kekal bin tidak berubah. Yang terjadi hanya perubahan Energi Potensial menjadi Energi Kinetik. Ketika batu mencapai setengah dari jarak tempuh total, besar EP = EK. Jadi pada posisi ini, setengah dari Energi Mekanik = EP dan setengah dari Energi Mekanik = EK. Ketika batu mencium tanah, batu, pasir dan debu dengan kecepatan tertentu, EP batu lenyap tak berbekas karena h = 0, sedangkan EK bernilai maksimum. Pada posisi ini, total Energi Mekanik = Energi Kinetik.

Aplikasi Hukum Kekekalan Energi Mekanik PERMAINAN AYUNAN Mula-mula usaha luar diberikan kepada sistem untuk membawa ayunan dari titik terendah O ke titik tertinggi A dan B. Di titik A dan B, sistem memiliki energi potensial maksimum dan energi kinetiknya nol. Ketika sistem mulai berayun, energi potensial mulai berkurang karena sebagian energi potensial diubah menjadi energi kinetik (sesuai dengan hukum kekekalan energi mekanik). Pada waktu ayunan mencapai titik O energi potensial bandul nol karena semua energi potensialnya telah berubah menjadi energi kinetik. Selanjutnya pada perjalanan dari O ke B energi kinetik makin kecil karena sebagian energi kinetik diubah menjadi energi potensial. Ketika bandul tiba di B seluruh energi kinetik bandul telah diubah menjadi energi potensial (di titik ini energi potensial maksimum). Jika selama ayunan berlangsung ada hambatan udara maka hukum kekekalan energi mekanik tidak berlaku lagi. Ayunan makin lama makin melemah dan bandul tidak akan mencapai titik A. Suatu saat akhirnya bandul akan berhenti. Ketika Anda ukur suhu bandul yang sudah berhenti ini dengan alat yang memiliki ketelitian tinggi, maka akan terbaca suhu bandul naik. Hal ini menunjukkan bahwa hambatan udara menyebabkan sebagian energi mekanik sistem berubah menjadi energi panas.

Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air (Hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. 

Bentuk-Bentuk Pengembangn konsep Energi a) Energi Bunyi Energi bunyi adalaj energi yang dihasilkan oleh getaran partikel-partikel udara disekitar sebuah sumber bunyi.

b) Energi kalor Energi kalor adalah energi yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat. Contoh : apabila kedua tanganmu digosok-gosokkan selam beberapa detik maka tanganmu akan terasa panas. Umumnya energi kalor dihasilkan dari gesekan. Energi kalor menyebabkan perubahan suhu dan perubahan wujud.

c) Energi Cahaya Energi Cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik d) Energi Listrik Energi Listrik adalah energi yang dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak melalui kabel.

e) Energi Nuklir Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan oleh reaksi inti dari bahan radioaktif. Ada dua jenis energi nuklir yaitu energi nuklir fisi dan fusi. Energi nuklir fisi terjadi pada reaktor atom PLTN. Ketika suatu inti berat (misal uranium) membelah (fisi), energi nuklir cukup besar dibebaskan dalam bentuk energi kalor dan energi cahaya. Energi nuklir juga dibebaskan ketika inti-inti ringan (misalnya hidrogen) bertumbukan pada kelajuan tinggi dan bergabung (fusi). Energi matahari dihasilkan dari suatu reaksi niklir fusi dimana inti-inti hidrogen bergabung membentuk inti helium.

Soal Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule Soal Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule. Jika kecepatan benda tersebut dijadikan setengah dari kecepatan benda mula-mula, tentukan energi kinetiknya sekarang! Pembahasan Dari rumus energi kinetik Ek = 1/2 m v2 Ek2 : Ek1 = 1/2 m v22 : 1/2 m v12 Ek2 : Ek1 = v22 : v12 Ek2 = (v2 / v1)2 x Ek1 Misal kecepatan mula-mula adalah v, sehingga kecepatan sekarang adalah 0,5 v Ek2 = (0,5 v / v)2 x 5000 joule Ek2 = 1/4 x 5000 joule Ek2 = 1250 joule

Soal Besaran usaha diturunkan oleh besaran…. a. Pokok b. Vektor c. Skalar d. Kecepatan e. Gaya dan perpindahan Seseorang yang mendorong sebuah benda tetapi benda tidak bergerak. Berapakah usaha yang dilakukannya? a. 0 b. Minimum c. Maksimum d. Tak dapat di hitung Besar usaha yang dilakukan oleh budi saat dia menggeser mejanya sejauh 1 meter dengan gaya 50N adalah…. a. 50 newton b. 1 newton c. 0,02 N d. 20 newton e. 0

4. Buah kelapa yang massanya 1kg berada pada ketinggian 12 meter dari tanah memiliki energi potensial sebesar……..(g = 10 m/s2 ) a. 1,2 joule b. 0,12 joule c. 12 joule d. 120 joule e. 1200 joule seorang bermassa 60 kg yang sedang berlari menghasilkan energi kinetik sebesar 750 joule. Kecepatan berlari orang tersebut adalah…. a. 5 m/s b. 10 m/s c. 15 m/s d. 20 m/s e. 25 m/s 6. RRahman mempercepat motor yang dikendarainya dari kecepatan 5 m/s menjadi 8 m/s dalam 3 sekon. usaha yang dilakukan motor tersebut adalah…. (massa motor + massa rahman = 100 kg) a. 155 joule b. 165 joue c. 175 joule d. 185 joule e. 195 joule

10. Energi kinetik yang dimiliki sebuah peluru bermassa 0,05 kg dan melaju dengan kecepatan 100 m/s adalah...... a. 2,5 joule b. 25 joule c. 250 joule d. 2500 joule e. 25000 joule 11. Sebuah pegas yang berkonstanta 200 N/m diregangkan 0,2 meter. Berapakah energi potensialnya... a. 4 j b. 6 j c. 8 j d. 10 j e. 12 j 12. Sepeda motor yang melaju dengan kecepatan 5 m/s kemudian di rem hingga berhenti dalam 5 sekon. usaha yang dilakukan motor tersebut adalah…. (massa motor + massa orang = 100 kg) a. 12 joule b. 12,5 joue c. 14 joule d. 16joule e. 18 joule

Terima Kasih