Energi, Usaha Dan Daya

ENERGI, USAHA DAN DAYA

Gita Nurul Puspita, M. Pd.

Standar Kompetensi5. Memahami peranan usaha, gaya ,dan

energi dalam kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar5.3 Menjelaskan hubungan bentuk energi

dan perubahannya, prinsip “usaha dan energi” serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

Materi Inti

Energi, Usaha, dan Daya1. Pengertian energi2. Bentuk-bentuk energi3. Perubahan energi4. Energi mekanik: energi potensial dan

energi kinetik5. Pengertian usaha6. Hubungan energi dengan usaha7. Daya

Bagan Hubungan Energi dan Usaha

1. Pengertian Energi

Semua makhluk hidup membutuhkan energi untuk kelangsungan hidup mereka.

Apa yang dimaksud energi? Energi adalah kemampuan untuk melakukan

kerja atau usaha. Apa satuannya? Satuan energi dalam Sistem Internasional (SI)

adalah Joule (J). Satuan energi dalam sistem yang lain adalah kalori atau kWh (kilo Watt hours).

1 kalori = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kalori

2. Bentuk-bentuk Energi

Energi panas (kalor) Energi listrik Energi cahaya Energi kimia Energi mekanik Energi bunyi Energi nuklir

3. Perubahan Energi pada Peralatan Listrik

ab

c d

e f g

Jangan ditiru!

4. Energi Mekanik (Em) Energi yang dimiliki suatu benda berkaitan dengan gerak. Terdiri atas? Energi potensial dan energi kinetik.

Em = Ep + Ekdengan: Em = energi mekanik (Joule)

Ep = energi potensial (Joule)Ek = energi kinetik (Joule)

Energi potensial? Ialah energi yang disebabkan oleh posisi benda.

Ep = mghdengan: Ep = energi potensial (Joule)

m = massa benda (kg)g = konstanta gravitasi (9,8 )

h = ketinggian (m)Pelajari CONTOH SOAL halaman 169 Buku Paket

Energi kinetik? Ialah energi yang dimiliki benda karena kelajuannya.

Pelajari CONTOH SOAL halaman 170 buku paket. Ketika benda dijatuhkan, energi potensial berubah menjadi

energi kinetik. Semakin bergerak ke bawah, energi potensialnya semakin

berkurang tapi energi kinetiknya semakin bertambah. Mengapa?

Semakin bergerak ke bawah, ketinggian benda dari permukaan bumi semakin kecil (Ep berkurang) tapi kelajuannya semakin besar (Ek bertambah)

Hukum Kekekalan Energi

Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.

Kita lihat animasi gerak rollercoaster berikut.

Ek

Ep

Em

Ketinggian Kelajuan

Energi Mekanik, Kinetik, dan Potensial pada Rollercoster

Telah kamu ketahui bahwa energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi potensial dan energi kinetik.

Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Pelajari CONTOH SOAL halaman 171 buku paket.

5. Usaha

Usaha sangat dipengaruhi oleh dorongan atau tarikan (gaya). Jika setelah didorong benda itu tidak berpindah, gayamu tidak melakukan usaha. Dengan kata lain, usaha juga dipengaruhi oleh perpindahan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa usaha dihasilkan oleh gaya yang dikerjakan pada suatu benda sehingga benda itu berpindah tempat.

Bagaimanakah ketika kamu mendorong dinding kelasmu? Apakah dinding berpindah tempat? Walaupun kamu telah sekuat tenaga mendorongnya, tetapi dinding tetap ditempatnya. Oleh sebab itu, menurut Fisika gayamu dikatakan tidak melakukan usaha.

Apabila gaya disimbolkan dengan F dan perpindahan dengan s, secara matematis usaha dituliskan dalam persamaan berikut.

W = F s

dengan: W = usaha (J) F = gaya (N) s = perpindahan (m) Persamaan ini berlaku untuk

gaya yang arahnya sama dengan perpindahan, seperti terlihat pada Gambar 2.

Gambar 2.Arah gaya yang diberikanpada balok searah denganperpindahannya.

Usaha memiliki satuan yang sama dengan energi, yaitu Joule. Dengan ketentuan bahwa 1 Joule sama dengan besar usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 1 N dengan perpindahan 1 m.

Pelajari CONTOH SOAL di buku paket halaman 173.

6. Apa Hubungan antara Usaha dan Energi?

Lakukan kegiatan ini!

1. Angkat bukumu sampai ketinggian sekira 0,5 meter. Pada saat gayamu melakukan usaha mengangkat buku sampai setengah meter, apakah terjadi perubahan energi? Jelaskan.

2. Doronglah sebuah buku sejauh setengah meter. Pada saat gayamu melakukan usaha pada buku tersebut, apakah terjadi perubahan energi? Jelaskan.

3. Dari kegiatan di atas, apakah hubungan antara usaha dan energi? Berilah kesimpulan.

Kamu sudah mengetahui bahwa energi adalah kemampuan melakukan usaha. Definisi tersebut menunjukkan bahwa usaha memiliki kaitan yang erat dengan energi.

Usaha untuk Gaya Vertikal

Ketika kamu mengangkat sebuah buku, kamu akan memberikan gaya dorong terhadap buku. Pada saat buku ke atas, berlaku:

Saat buku ke bawah:

Usaha yang dilakukan sama dengan perubahan energi potensial gravitasi karena gaya yang dilakukan secara vertikal. Secara matematis ditulis sebagai berikut.

dengan: W = usaha (Joule) ΔEp = perubahan energi potensial (Joule) Ep1 = energi potensial awal (Joule) Ep2 = energi potensial akhir (Joule)

Gambar 3 .Benda diangkat dengan gayadorong Ftangan = mg.

Usaha untuk Gaya Horisontal

Usaha yang dilakukan pada sebuah benda yang bergerak horisontal menyebabkan perubahan energi kinetik. Dengan demikian, besarnya usaha sama dengan perubahan energi kinetik benda.

Misalnya ketika gayamu berusaha mendorong mobil sehingga bergerak.

Secara matematis besarnya usaha ditulis sebagai berikut.

W = Δ Ek W = Ek2 – Ek1

dengan: W = usaha (Joule) ΔEk = perubahan energi

kinetik (Joule) Ek1 = energi kinetik awal

(Joule) Ek2 = energi kinetik akhir

(Joule)

7. Daya (Power)

Daya? Energi yang dipakai setiap detik,

satuannya Watt. P = W

t P : Daya (Watt) W: Energi yang dipakai (Joule) t: Waktu (sekon)

Referensi

Teks dan Gambar:Karim, S., et al. (2008). Belajar IPA

Membuka Cakrawala Alam Sekitar. Jakarta: Pusat Perbukuan.

Wasis dan Irianto, S. (2008). Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas VIII. Jakarta: Pusat Perbukuan.

www.physicsclassroom.com