ENERGI

1. Konsep Energi dan Sumber-sumber Energi

Menurut fisika, Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.

Sumber-sumber energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari misalnya:

energi minyak bumi, energi batubara, energi air terjun, energi nuklir dan energi kimia.

2. Bentuk-bentuk Energi dan Perubahannya

Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi yang ada adalah energi dapat

berubah dari suatu bentuk ke bentuk lain Energi Potensial Gravitasi dan Bidang Acuan

Energi potensial adalah energi yang dimiliki akibat kedudukan benda tersebut

terhadap bidang acuannya.

Energi Potensial gravitasi suatu benda yang bermassa m dan berada di dalam medan

gravitasi benda lain yang bermassa M (dalam kasus ini diambil bumi yang bermassa

M)

Ep=GM . m

r

Dengan titik acuan di tak hingga

Jika :

G = tetapan gravitasi umum = 6,67 x 10-11 N m2/kg2

M = massa bumi

m = massa benda

r = jarak benda dari pusat bumi

perumusan energi potensial, secara matematis dapat ditulis

Ep = m g h

Keterangan :

Ep = energi potensial (joule)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = ketinggian dari muka bumi (m)

Energi Kinetik

Energi kinetik suatu benda adalah energi yang dipunyai benda yang bergerak. Berarti

setiap benda yang bergerak, mempunyai energi kinetik Ek, secara matematis, energi

kinetik dapat ditulis sebagai :

EK=12

m .v2

Dimana

m = massa benda (kg)

v = laju benda (m/s)

Ek = energi kinetik (joule)

3. Hubungan Usaha dengan Energi Kinetik

Untuk melihat hubungan antara usaha oleh sistem gaya-gaya (Resultan gaya total)

dengan energi kinetik, perhatikan contoh di bawah ini. Sebuah benda bermassa m berada

di atas bidang datar tanpa gesekan. Pada benda bekerja gaya F konstan sejajar bidang dan

benda dapat bergerak lurus berubah beraturan

F m v1 m v2

s

Gambar benda yang bergerak GLBB

Pada suatu saat, kecepatan benda v1 dan setelah menempuh jarak s kecepatannya menjadi

v2 turunan hubungan antara Usaha yang dilakukan resultan gaya yang menjadi pada

benda dengan perubahan energi kinetiknya adalah sebagai berikut : Resultan gaya yang

bekerja pada benda (benda tidak mengalami gaya friksi)

F= F

Usaha W

W = F s cos

W = F s cos = m a s (1) = m (a s)

Ingat hubungan v2 2 – v2

2= 2 a s

W = F s cos = ma s (1) = m (as) =

12 m (v2

2 – v1 2)

12 m v2

2 -

12 m v1

2 = Ek2 - Ek2 = Ek

Dengan kata lain, usaha yang dilakukan oleh sistem gaya-gaya yang bekerja pada

benda sama dengan perubahan energi kinetik

W oleh resultan gaya = perubahan energi kinetik

W = F s cos

= Ek

W = F s cos

=

12 m v2

2 -

12 m v1

2

=

12 m (v2

2 - v1 2)

Jadi W oleh resultan gaya = Ek =

12 m (v2

2 – v 12)

Jika

W oleh resultan gaya = 0 Tidak ada perubahan energi kinetik

(kecepatan konstan)

W oleh resultan gaya > 0 Usaha yang dilakukan mengakibatkan penambahan energi

kinetik

W oleh resultan gaya < 0Usaha yang dilakukan mengakibatkan pengurangan energi

kinetik

4. Daya dan Efisiensi

Daya didefinisikan sebagai besar usaha persatuan waktu. Jika usaha diberi notasi W.

waktu t dan daya P, maka secara matematis dapat ditulis

P =

Wt

Jika rumus di atas dijabarkan, diperoleh

P = F .

St = F . v

Satuan W = joule

t = sekon

P = joule/sekon = watt = kg .m2/s3

v = kecepatan

Satuan daya yang lain

kilowatt (kw)= 1000 watt

Daya kuda (hp, horse power) : 1 hp = 7455 watt

Ingat bahwa kwh (kilowatthour atau kilowatt jam) bukan satuan daya tetapi

satuan energi. Kalau kita perhatikan lampu pijar, maka energi listrik yang diberikan

kepada lampu lebih besar dari energi cahaya yang dihasilkan lampu. Perbandingan

antara daya keluaran (output) dengan daya masukan (input) dikali 100%, disebut

efisiensi

Efesiensi =

daya keluaran (output )daya masukan ( input )

x 100 %

Efisiensi tidak mempunyai satuan maupun dimensi

5. Hukum kekekalan energi mekanik

Jumlah energi kinetik dan energi potensial dititik I sama dengan jumlah energi kinetik

dan potensial dititik 2.

m 1

h

2

gambar benda bermassa m jatuh dari ketinggian h1.

EM=Ek + Ep = konstan = C Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

12 mv1

2 +mgh1 =

12 mv2

2 +mgh2

Jumlah energi kinetik dan energi potensial ini yang disebut energi mekanik. Hal ini

dikenal sebagai Hukum kekekalan energi mekanik