A. ENERGI Energi berasal dari bahasa Yunani energia yang berarti kegiatan atau aktivitas. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha / kerja. Dalam satuan SI, energi dinyatakan dalam Joule (J). satuan energi lainnya adalah kalori (kal). James Presecott Joule menunjukkan hubungan antara kalori dan joule, yaitu : 1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori 1. Bentuk-Bentuk Energi a. Energi Kimia Dalam kehidupan sehari-hari sumber energi kimia antara lain : makanan, bahan bakar minyak, kayu bakar, dan aki. Energi Kimia adalah energi yang tersimpan dalam senyawa-senyawa kimia. b. Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Contohnya mobil yang bergerak, baling-baling kipas angin yang bergerak. c. Energi Listrik Energi listrik timbul dari perpindahan muatan-muatan listrik. Listrik merupakan salah satu bentuk energi yang paling banyak digunakan. Misalanya, listrik untuk peralatan rumah tangga, peralatan elektronik, dan lampu penerangan. d. Energi Kalor Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor / panas. Misalnya pada setrika listrik, kompor listrik, solder listrik, dan alat pengering rambut.
e. Energi Cahaya Kita dapat melihat apapun karena adanya sumber cahaya atau benda yang memantulkan cahaya ke mata kita. Sumber energi cahaya antara lain cahaya matahari dan cahaya lampu. f. Energi Otot Energi oto adalah energi yang dihasilkan oleh otot tubuh. Manusai dan hewan dapat menggerakkan organ tubuhnya untuk melakukan aktivitas karena memiliki energi otot. g. Energi Bunyi Energi bunyi yaitu energi yang dihasilkan oleh getaran benda. Contohnya bunyi orang bicara, bunyi alat-alat listrik dan bunyi bel listrik. h. Energi Nuklir Energi nuklir terjadi karena adanya reaksi fisi atau fusi dalam atom dari unsur radioaktif seperti uranium. Energi ulkir dapat dimafaatkan untuk sumber energi pada Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir. i. Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena letak atau kedudukannya. Semua benda yang berada di atas permukaan bumi memiliki energi potensial karena adanya gravitasi bumi. Contoh : buah mangga di pohonnya. 2. Perubahan Bentuk Energi Energi cahaya pada lampu berasal dari energi listrik, energi listrik berasal dari pembangkit listrik, pembangkit listrik digerakkan oleh air yang memiliki energi potensial. Dengan demikian manusia tidak dapat menciptakan energi melainkan hanya mengubah energi ke bentuk lain. Dalam kehidupan sehari-hari banyak terjadi peristiwa perubahan energi, antara lain :
a. Energi listrik untuk menyetrika, terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor. b. Energi listrik untuk menghidupkan radio, terjadi perubahan energi listrik menjadi energi bunyi. c. Energi listrik untuk menghidupkan kipas angin, terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kinetik. d. Ennergi listrik untuk menghidupkan televisi, terjadi perubahan energi listrik menjadi energi bunyi, dan cahaya. 3. Energi Kinetik dan Energi Potensial Dalam mekanika, bentuk energi dibedakan menjadi dua yaitu energi kinetik dan energi potensial. a. Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Energi yang dimiliki benda sama dengan usaha yang dilakukan oelh gaya yang bekerja pada benda itu untuk mengubah benda dari keadaan diam menjadi keadaan bergerak. Secara matematis, energi kinetik dirumuskan : Ek = ½ m v 2 dengan Ek = energi kinetik benda (joule) m = massa benda (kg) v = kecepatan benda (m/s) Kemudian usaha yang dilakukan untuk bergerak adalah : W = ½ m v 2
b. Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena letak atau kedudukannya. Energi potensial dapat berubah menjadi energi kinetik. Usaha yang diperlukan untuk membawa benda ke ketinggian h adalah : W = mgh Besarnya energi potensial gravitasi dinyatakan dengan rumus : Ep = mgh dengan, Ep = energi potensial (joule) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s2) h = ketinggian (m) Secara umum, besar energi kinetik benda yang jatuh dari ketinggian h pada saat menyentuh tanah adalah ½ m v 2. Pada saat itu, semua enegi potensial berubah menjadi energi kinetik, sehingga ½ m v 2 = mgh Besarnya energi potensial tergantung pada massa, ketinggian, gravitasi benda itu berada. Ketika benda berada di ketinggian maksimum h, benda iru memiliki energi potensial maksimum, dan saat benda tepat
menyentuh tanah seluruh energi potensial benda berubah menjadi energi kinetik benda sehingga energi kinetiknya juga maksimum. 4. Hukum Kekekalan Energi Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energi hanya dapat berubah bentuk dari suatu bentuk ke bentuk yang lain. Sebagai contoh, aliran energi matahari ke tumbuhan ke hewan ke manusia. Jumlah energi seluruhnya selalu konstan meskipun terjadi perubahan energi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Energi kinetik dan energi potensial termasuk energi mekanik. Energi mekanik merupakan hasil penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial. Secara sistematis ditulis : Em = Ek + Ep dengan : Em = energi mekanik (joule) Ek = energi kinetik (joule) Ep = energi potensial (joule) Energi mekanik besarnya sama dengan jumlah energi potensial dan energi kinetik, walau dalam keadaan yang berbeda. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan energi. B. USAHA Dalam keseharian, usaha didefinisikan sebagai segala sesuatu yang dikerjakan oleh manusia. Misalnya, kamu berusaha keras belajar untuk menghadapi ulangan. Dalam fisika, usaha memiliki arti yang khaas. Usaha berkaitan erat dengan gaya. Oelh karena itu, dalam pengertian fisika usaha
hanya dilakukan oleh gaya dan usaha hanya dilakukan oleh gaya jika gaya yang bekerja pada suatu benda menyebabkan benda itu berpindah posisi (tempat). Jadi, jika benda tidak berpindah posisi ketika gaya bekerja pada benda maka gaya tersebut dikatakan tidak melakukan usaha pada benda. 1. Hubungan Antara Usaha, Gaya, dan Perpindahan Berdasarkan penertian usaha menurut fisika yang telah dijelaskan, dalam fisika usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya didefinisikan sebagai hasil kali gaya dengan perpindahan benda yang searah dengan gaya. Gaya F yang bekerja pada benda menyebabkan benda berpindah posisi sejauh s dalam arah gaya F, dan usaha W dirumuskan oleh W = F s Satuan usaha adalah joule (J), satuan gaya adalah newton (N), dan satuan perpindahan adalah meter (m). 2. Hubungan Antara Daya, Usaha dan Kecepatan Daya adalah laju suatu benda dalam melakukan usaha, atau besarnya usaha yang dilakukan gaya dalam waktu satu detik. Secara sistematik dituliskan : dimana : P = daya (watt) W = usaha (joule) t = waktu (sekon)