Usaha Dan Energi

USAHADAN ENERGI Pengertian√ Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja/usaha. Satuan energy dalam SI adalah joule (J). Satuan lain untuk energy adalah kalori (kal). Kesetaraan antara joule dengan kalori adalah sebagai berikut : 1 kalori = 4,2joule

atau

1 joule = 0,24 kalori

Bentuk-bentuk energy diantaranya : energy kalor, energy listrik, energy bunyi, energy cahaya, energy nuklir, energy kimia. Pemanfaatan energy dalam kehidupan sehari-hari: 1. Energi matahari ; selain digunakan pada fotosintesis tumbu-tumbuhan untuk menghasilan energy kimia,

juga dapat diubah menjadi energy listrik dengan menggunakan sel surya yang dikenal dengan sel fotovoltatik. 2. Energi angin ; dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik berupa kincir angin yang mampu

menggerakkan generator. Untuk pemanfaatan energy angin diperlukan areal yang luas, kincir ukuran besar supaya mendapaat tenaga yang besar, kecepatan angin yang besar dan konstan. Negara yang terkenal dalam pemanfaatan energy angin adalah Belanda, sehingga Belanda dikenal sebagai negara kincir angin. 3. Energi air ; dimanfaatkan untuk pembangkit listrik dengan cara memutarkan turbin yang dihubungkan

dengan generator. 4. Energi panas bumi ; semburan uap panas dari dalam bumi dengan kecepatan tertentu digunakan untuk

menggerakkan turbin yang dihubungkan dengan generator sehingga menghasilkan energy listrik. 5. Energi Biogas ; energy yang memanfaatkan kotoran ternak, seperti sapi. kerbau, kambing, dan ayam.. 6. Energi Nuklir ; memanfaatkan reaksi fisi pada intiatom uranium dan reaksi fusi pada intiatom hydrogen.

Energi yang dihasilkan sangat besar. Persediaan uranium diperkirakan masih cukup untuk kurun waktu sampai 200 tahun mendatang. Sedangkan hydrogen banyak terdapat dalam air laut sehingga persediaannya sangat melimpah.

Energi Mekanik

Energi mekanik terdiri atas ; energy potensial dan energy kinetic.. 1. Energi potensial

h

Energi potensial adalah energy yang dimiliki benda karena kedudukannya. Energi potensial suatu benda semakin besar jika; massa benda semain besar, gaya gravitasi semakin besar, dan jarak dengan permukaan bumi semakin besar. Energi potensial secara matematik dirumuskan : Ep = m g h Ep = energy potensial (J) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s2) h = ketinggian benda (m)

Energi Kinetik Energi kinetic adalah energy yang dimiliki benda karena geraknya. Energi kinetic akan semakin besar jika ; massa benda semakin besar dan kecepatan benda bergerak semakin besar. Secara matematika dirumuskan : Ek = ½ m v2 Ek = energy kinetic (J) m = massa benda (kg) v = kecepatan benda (m/s)

Hukum Kekekalan Energi Mekanik “jumlah energy potensial dan energy kineti disetiap kedudukan benda selalu tetap. h1

Em = Ep + Ek Jika h1 = 10 m ,h2= 6 m , massa benda= 1 kg, dan gravitasi

h2

bumi 10 m/s2 ( h1 posisi benda belum bergerak) Berapakah Em, Ep dan Ek pada posisi h1 dan h2 ?

Pada posisi h1 Ep= m g h = 1 kg x 10 m/s2 x 10 m

= 100 J

Ek = ½ m v2 = ½ x 1 kg x 0 =0

Em = Ep + Ek = 100 J + 0 = 100 J Pada posisi h2 Ep = 1 kg x 10 m/s2 x 6 m = 60 J Em = Ep + Ek 100J = 60J + Ek Ek = 100J - 60J = 40J Jadi kecepatan benda pada posisi h2 adalah : Ek = ½ m v2 40J = ½ x 1 kg x v2 v2 =\ 80J / kg v = 80m/s

Hukum kekekalan energi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energy dapat berubah dari satu bentuk ke bentuklain” Perubahan bentuk energy dari satu entuk e bentuk lain disebut konversi energy.

Usaha Usaha adalah hasil kali gaya dan perpindahan benda yang searah gaya. Secaramatematis usaha dirumuskan : W= Fxs W = usaha (J) F = gaya (N) S = perpindahan benda (m)

F

S

Daya Daya adalah kecepatan melakukan usaha. Secara matematis dirumuskan: P = W / t P = daya (watt) W = usaha (joule) t = waktu (sekon)

Pesawat Sederhana Pesawat adalah alat yang dapat mempermudah melakukan usaha. Pesawat yang cara kerjanya tidak terlalu rumit disebut pesawat sederhana, contohnya; tuas, bidang miring, dan katrol. 1. Tuas

W C = titik tumpu

C

Lb

Lk W = berat benda

Pada tuas berlaku persamaan

W x Lb

F = gaya kuasa = F x Lk

Lb = lengan beban

F Lk = lengan kuasa

Keuntungan Mekanis tuas(KM) = W / F

atau

KM = Lk / Lb

Bidang Miring F s h

W W = berat benda

F = gaya kuasa

Pada bidang miring berlaku persamaan;

h = tinggi bidang miring s = panjang lintasan bidang miring Wxh = Fxs

KM = s / h = W / F

Katrol Tetap

B

A

O F

W BO = lengan kuasa

AO = Lengan beban F = gaya kuasa W = berat beban

Pada katrol tetap berlaku persamaan W x AO = F x BO

O = titik tumpu

Karena BO=AO

maka KM = BO / AO = W / F = 1

jadi

F = W

Contoh : jika kita mengangkat beban 500 N dengan katrol tetap, maka gaya yang diperlukan juga500N. Fungsi katrol tetap hanya mengubah arah gaya dari ke atas menjadi ke bawah. F

Katrol Bergerak

O B

A

A

W BO = Lengan beban

AB = lengan kuasa

Pada katrol bergerak berlaku persamaan W x BO Karena AB = 2 BO maka

F = gaya (kuasa) =

W = berat beban

F x AB

KM = AB /BO = 2BO/BO = 2 = W/F

Jadi gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban dengan katrol tetap adalah

F= W/2

O = titik tumpu