Bahan Ajar Energi.docx

A. Perubahan Bentuk Energi Energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu aktifitas atau kerja. Makluk hidup memperoleh energi dari makanannya. Sesuatu yang menyimpan energi disebut sumber energi. Di alam terdapat sumber energi. Contoh sumber energi alam adalah matahari,air dan minyak bumi. karena banyak energi bentuk energi disebut sumber energi,bentuk energi yang dihasilkan juga bermacam-macam. Beberapa macam bentuk energi yang sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari antara lain sebagai berikut: 1. Energi Kimia Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam bahan-bahan kimia seperti makanan dan bahan bakar. Energi itu akan dilepaskan jika bahan makanan atau bahan bakar mengalami reaksi kimia. Sebagai contoh, tubuh kita memperoleh energi dari bahan makanan yang kita makan setelah bahan makanan itu mengalami perubahan(reaksi dengan oksigen) di dalam tubuh. Demikian pula dengan bensin atau solar dapat diambil (dimanfaatkan) setelah bahan bakar itu dibakar 2. Energi Cahaya dan Energi Panas Energi cahaya dan energi panas merupakan dua bentuk energi yang erat sekali hubungannya. Benda yang memancarkan cahaya dibiaskan disertai dengan panas, contohnya cahaya matahari dan api. Cahaya matahari sangat diperlukan makluk hidup di bumi. Cahaya matahari diperlukan oleh tumbuhan hijau untuk proses fotosintesis. Keberadaan tumbuhan hijau sangat dibutuhkan oleh hewan dan manusia. 3. Energi Listrik Energi listrik ditimbulkan oleh energi listrik. Energi listrik merupakan energi yang paling banyak digunakan oleh manusia secara langsung. Hal ini disebabkan energi listrik mudah dibangkitkan dan mudah diubahkan bentuknya menjadi energi bentuk lain., misalnya energi panas, cahaya, dan gerak. Dalam kehidupan sehari-hari energi listrik banyak digunakan untuk penerangan dan menyalakan mesin-mesin industri. 4. Energi bunyi Energi bunyi terdapat segala jenis bunyi misalnya orang bercakap-cakap, suara kicau burung, dan suara seruling. Jika mendengar bunyi yang sangat keras, telinga kita terasa sakit. Hal ini menujukan bahwa energi. Energi itu yang merambat dari satu tempat ke tempat lain. 5. Energi potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki karena keadaan atau kedudukannya. Kita mengenal beberapa energi potensial antara lain energi potensial gravitasi, energi potensial pegas, dan energi potensial listrik. Energi potensial gravitasi timbul karena adanya gaya

gravitasi. Sebagai contoh jika kita melepaskan benda dari ketinggian tertentu, benda itu selalu jatuh. Hal itu terjadi karena benda memiliki potensial untuk jatuh. Dengan kata lain energi itu memiliki energi potensial gravitasi. 6. Energi kinetik. Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda saat bergerak. Energi itu akan dilepaskan (hilang) jika benda berhenti (diam). Besar energi kinetik benda ditentukan oleh massa benda dan kecepatan gerak benda. Makin besar massa benda dan makin cepat gerak benda, energi kinetiknya makin besar. Benda yang bergerak lurus beraturan,gerak lurus berubah beraturan, dan gerak melingkar memiliki energi kinetik. Benda yang bergerak dengan kecepatan tetap memiliki energi kinetik konstan. Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi lain. Adapun perubahan bentuk energi itulah yang dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Berikut ini beberapa contoh bentuk energi. 

Energi listrik berubah menjadi energi cahaya, misalnya arus listrik dapat digunakan

untuk menyalakan lampu penerang (bahlom atau neon)  Energi listrik berubah menjadi energi kalor(panas),misalnya arus listrik dapat digunakan untuk memasak atau menyetrika. 

Energi gerak berubah menjadi kalor, misalnya dua buah logam yang di gesekan akan

menjadi panas. 

Energi gerak berubah menjadi energi bunyi, misalnya senar yang bergetar (gitar)dapat

menghasilkan bunyi.  Energi kimia dapat berubah menjadi energi listrik,misalnya aki atau baterei dapat untuk menghidupkan tepe recorder atau radio. Energi dihasilkan oleh suatu sumber energi bersifat kekal. Kekal yang dimaksud di sini adalah tidak dapat di musnahkan dan tidak dapat diciptakan dari ketiadaan. Suatu bentuk energi hanya dapat diadakan dari energi bentuk lain. Kekekalan energi hanya sebatas pada jumlahnya. Artinya, jumlah energi sebelum berubah sama dengan jumlah energi setelah berubah. Selanjutnya, sifat kekal energi dinyatakan dalam hukum kekekalan energi. Hukum tersebut berbunyi:”energi tidak dapat di ciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah bentuk” perubahan energi di sebut konversi energi.Sumber energi di alam ini ada yang dapat diperbaharui dan ada yang tidak dapat diperbaharui. Sumber energi yang dapat di perbaharui,antara lain bahan pangan sebagai sumber energi

kimia ; PLTA sebagai sumber energi listrik ;serta aki dan baterei sebagai sumber energi kimia. Ada pun sumber energi yang tidak dapat diperbaharui antara lain minyak bumi dan batu bara. B. Energi Mekanik Setiap benda yang berada di atas permukaan bumi dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi. Energi yang dimiliki benda karena ketinggian dinamakan energi potensial gravitasi (Ep), yang besarnya bergantung pada massa dan ketinggian benda. Secara matematis dirumuskan Ep = m g h Dengan EP = energi potensial gravitasi (joule) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi h = tinggi benda (m) Energi yang dimiliki benda karena gerakan dinamakan energi kinetik (Ek). Besar energi kinetik dapat dirumuskan

Ek = mv Dengan Ek = energi kinetik (joule) v = kecepatan(m/s) Jika kita melepaskan (menjatuhkan) benda dari ketinggian tertentu , kecepatan benda saat jatuh adalah nol. Gerak jatuh yang demikian dikenal sebagai gerak jatuh bebas. Selanjutnya kecepatan benda tersebut makin besar sampai pada akhirnya mencapai maksimum pada saat menyentuh tanah. Hal ini berarti pada benda yang jatuh bebas, energi potensialnya makin kecil sampai pada akhirnya sampai dengan nol saat menyentuh tanah. Akan tetapi, berlaku sebaliknya untuk energi kinetik. Energi kinetik makin besar dan mencapai titik maksimum saat menyentuh tanah. Dengan kata lain, pada benda jatuh bebas terjadi energi potensial menjadi energi kinetik. Berkurangnya energi potensial menyebabkan pertambahan energi kinetik. Hal ini berarti jumlah energi potensial dan energi kinetik benda jatuh adalah tetap. Energi yang tetap inilah yang disebut energi mekanik benda.

Energi mekanik = energi potensial + energi kinetik Selanjutnya, pertanyaan tentang jumlah energi potensial dan energi kinetik benda yang tetep dikenal sebagai hukum kekekalan energi mekanik. Dengan demikian energi mekanik dapat ditulis : Em = Ep + Ek Em = mgh + mv2 Karena energi bersifat kekal, hukum kekekalan energi mekanik benda dapat dirumuskan Em1 = Em2 atau mgh1 + mv2 = mgh2 + mv22 Dengan m = massa benda (kg) g = kecepatan gravitasi bumi (m/s2) h1 h2 = ketinggian awal dan akhir benda (m) v1v2 = kecepatan awal dan akhir benda (m/s) Contoh soal: Sebuah benda bermassa 0,2 kg di jatuhkan dari ketinggian 10 m (g= 10m/s2) Tentukan: (a). Berapa energi potensial( Ep )dan energi kinetik( EK) benda mula-mula? (b).Berapa energi potensial( EP )dan energi kinetik (EK ) saat menyentuh lantai? (c). Berapa kecepatan benda saat menyentuh lantai Jawab : a). Pada keadaan mula-mula (h=10 m, v0 =0 m/s ) EP = mgh = 0,2 kg x 10 m/s2 x 10m EP = 20 Joule b). Pada saat menyentuh lantai (h=0) karena h = nol, energi potensialnya juga nol. Hal ini berarti, seluruh potensial berubah menjadi energi kinetik. Jadi pada saat saat itu energi mekanikanya Em = c).

berdasarkan

kecepatan

energi

menyentuh lantai Ek = 20 J. Pada

Ek = 20 Joule.

benda

saat

menyentuh

menggunakan hukum kekekalan mekanika. Em awal = Em akhir

lantai

dapat

dicari

dengan

mgh + 0 = mv2 + 0 v2 = 2 gh v= v = 10 Jadi saat menyentuh lantai besar kecepatan benda adalah 10 m/s

atau

sekitar

14

m/s.

Soal latihan 1) Sebuah balok bermassa 1 kg pada ketinggian 10 m dari permukaan tanah (g= 10m/s2). Berapa besar energi potensial gravitasi yang dimiliki benda tersebut? 2) Bola bermassa 1 kg di jatuhkan dari suatu ketinggian 20 m di atas tanah ( g=10m/s2).hitunglah: a. Besar kecepatan saat menyentuh tanah? b. Besar energi potensial dan energi kinetik bola saat berada pada ketinggian 5 m dari tanah? 3)

Sebuah peluruh 20 gram ditembakan vertikal keatas dengan kecepatan awal 100 m/s ( g=10m/s2). Tentukan a. ketinggian maksimum yang dapat dicapai peluruh? b. kecepatan peluru saat mencapai tinggi 80 m dari tanah?

4)

Benda 0,5 kg dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Pada ketinggian 120 m dari permukaan tanah, benda mempunyai energi kinetik sebesar 400 J. Tentukan: a. ketinggian awal saat dijatuhkan b. kecepatan benda saat menyentuh tanah c. energi mekanik benda.