Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Widget Atas Posting

Rangkuman Energi dan Perubahannya Usaha dan Energi



Resume Energi dan Perubahannya

Usaha dan Energi

 

Usaha

Pengertian Usaha

Dalam sudut pandang fisika, khususnya mekanika, usaha mengandung pengertian sebagai segala sesuatu yang dilakukan oleh gaya pada suatu benda sehingga benda itu bergerak. Ada dua syarat terjadinya suatu usaha, yaitu:

1)     Adanya gaya yang bekerja pada suatu benda;

2)     Adanya perpindahan yang dialami oleh benda tersebut.

 

Dengan demikian usaha didefinisikan sebagai sejumlah gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga menyebabkan benda berpindah sepanjang garis lurus dan searah dengan arah gaya. Secara matematis, usaha yang dilakukan pada suatu benda dinyatakan sebagai berikut.

W = 𝐹. Δ𝑥

dengan: W = usaha yang dilakukan pada suatu benda

F= gaya yang bekerja pada suatu benda

∆x = perpindahan yang dialami benda tersebut

 

Usaha yang dilakukan pada suatu benda apabila gaya yang bekerja pada benda itu tidak searah dengan arah perpindahannya secara matematis dinyatakan sebagai berikut:

W = 𝐹 cos 𝛼 . Δ𝑥

dengan:  = sudut antara arah gaya dan arah perpindahannya.

 

Energi

Energi dan Perubahan Bentuk Energi

Energi tidak memiliki massa, tidak dapat diamati, dan tidak dapat diukur secara langsung. Akan tetapi kita dapat merasakan perubahannya. Kita dapat beraktivitas sehari-hari karena tubuh kita memiliki energi. Sumber energi utama di alam ini adalah matahari.

 

Energi dapat menyebabkan perubahan pada benda atau lingkungan. Perubahan energi yang dimaksud dapat terjadi dengan berbagai cara. Matahari sebagai sumber energi utama memberikan banyak manfaat dalam berbagai perubahan energi. Matahari menghasilkan energi radiasi yang dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi lainnya yang tentu saja sangat berguna bagi kehidupan. Reaksi nuklir yang terjadi di matahari menghasilkan energi termal (kalor). Oleh karena itu suhu matahari tetap tinggi meskipun radiasi dipancarkan terus- menerus ke ruang angkasa.

 

Sebagai penyebab berubahnya benda-benda, energi mengalami perubahan dari satu bentuk ke bentuk lain. Misalnya, pada api unggun terjadi perubahan energi kimia yang ada di dalam kayu menjadi energi cahaya dan energi panas.

 

Bentuk-Bentuk Energi

Konsep bentuk energi tidak terlepas dari perubahan energi, karena yang berubah adalah bentuk energi. Air yang mendidih karena dipanaskan mampu menggerakkan baling-baling kertas. Dalam peristiwa ini terjadi perubahan dari energi termal pada air menjadi energi kinetik (gerak) pada gerakan baling-baling kertas. Dari peristiwa ini dapat memahami bahwa ada bentuk energi termal (panas) dan bentuk energi kinetik.

 

Sumber Energi

Sumber energi adalah sesuatu yang menghasilkan energi yang dapat digunakan untuk tujuan tertentu. Pada pemakaian baterai perubahan energi yang terjadi adalah energi kimia menjadi energi listrik. Pada proses perubahan ini sering terjadi perubahan sebagian energi ke bentuk energi lain, yaitu energi termal (panas).

 

Energi dapat berada dalam berbagai bentuk, seperti energi panas, energi cahaya, energi listrik, energi kinetik, energi kimia, energi potensial, energi nuklir, dan lain sebagainya. Ada dua bentuk energi yang ada kaitannya dengan mekanika, yaitu energi kinetik dan energi potensial. Dalam pembahasan ini, akan dibahas mengenai energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik.

1)     Energi Kinetik

Energi pada benda yang bergerak disebut energi kinetik. Kata kinetik berasal dari bahasa yunani, kinetikos, yang artinya “gerak”. Ketika benda bergerak, benda memiliki kecepatan. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatannya.

 

Agar benda dipercepat beraturan sampai bergerak dengan laju v maka pada benda tersebut harus diberikan gaya total yang konstan dan searah dengan arah gerak benda sejauh s. Untuk itu dilakukan usaha atau kerja pada benda tersebut sebesar W = F. S , dengan F = m a.

 

Karena benda memiliki laju awal vo, laju akhir vt dan bergerak sejauh s, maka untuk menghitung nilai percepatan a, kita menggunakan persamaan vt2 = vo2 + 2 .a. s.

 


Subtitusikan nilai percepatan a ke dalam persamaan gaya F = m a, untuk menentukan besar usaha :

 


Persamaan ini menjelaskan usaha total yang dikerjakan pada benda. Karena W = EK maka kita dapat menyimpulkan bahwa besar energi kinetik translasi pada benda tersebut adalah :

W = EK = ½ mv2

 

2)             Energi Potensial

Istilah potensial memiliki kata dasar “potensi”, yang dapat diartikan sebagai kemampuan yang tersimpan. Secara umum, energi potensial diartikan sebagai energi yang tersimpan dalam sebuah benda atau dalam suatu keadaan tertentu.

 

Dalam pengertian yang lebih sempit, yakni dalam kajian mekanika, energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukan atau keadaan benda tersebut. Berikut akan dipaparkan dua contoh energi potensial yang mengacu pada pengertian ini, yakni energi potensial gravitasi dan energi potensial pegas.

 

(1)   Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki suatu benda karena kedudukannya (ketinggiannya) terhadap suatu bidang acuan tertentu. Semakin tinggi benda di atas permukaan tanah, makin besar energi potensial yang dimiliki benda tersebut.

Energi potensial (EP) gravitasi sebuah benda merupakan hasil kali gaya berat benda (mg) dan ketinggiannya (h). h = h2 - h1. Sehingga, didapat persamaan energi potensial gravitasi, yakni:

EP = mgh

(2)   Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas berhubungan dengan benda-benda yang elastis, misalnya pegas. Persamaan Energi Potensial elastis (EP Pegas)

EPelastis =  kx2

 

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Bunyi dari Hukum Kekekalan Energi yakni energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sedangkan hukum kekekalan enegi mekanik. Hukum ini berbunyi :

“Jika pada suatu sistem hanya bekerja gaya-gaya dalam yang bersifat konservatif (tidak bekerja gaya luar dan gaya dalam tak konservatif),maka energi mekanik sistem pada posisi apa saja selalu tetap (kekal). Artinya energi mekank sistam pada posisi akhir sama dengan energi mekanik sistem pada posisi awal.”

Gaya Konservatif dan Gaya Tak Konservatif

Gaya konservatif yaitu gaya–gaya yang tidak bergantung pada lintasannya tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan akhirnya saja sedangkan gaya tak konservatif merupakan kebalikan dari gaya konservatif. Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif untuk perpindahan antara dua posisi tertentu hanya bergantung pada kedua posisi tersebut dan tidakbergantung pada jalan yang ditempuh. Usaha W=F. x sedang x adalah konstan untuk perpindahan tersebut. Jadi, supaya usaha W hasil gaya konservatif F hanya merupakan fungsi posisi, maka gaya F tersebut haruslah merupakan fungsi posisi saja dan bukan fungsi kecepatan atau waktu.

 

Daya

Dalam ilmu fisika, daya diartikan sebagai laju usaha dilakukan atau perbandingan antara besar usaha dengan selang waktu. Dalam kaitan dengan energi, daya diartikan sebagai laju perubahan energi. Sedangkan daya rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan usaha total yang dilakukan dengan selang waktu total yang dibutuhkan untuk melakukan usaha. Secara matematis, hubungan antara daya, usaha dan waktu dirumuskan sebagai berikut:

 


Berdasarkan persamaan ini, dapat disimpulkan bahwa semakin besar laju usaha, semakin besar daya. Sebaliknya, semakin kecil laju usaha maka semakin kecil laju daya.

 

Satuan Daya

Daya merupakan besaran skalar, besaran yang hanya mempunyai nilai atau besar, tidak mempunyai arah. Satuan daya dalam Sistem Internasional adalah Joule/detik. Joule/detik juga biasa disebut Watt (disingkat W), untuk menghargai James Watt. Dalam sistem British, satuan daya adalah 1 pon-kaki/detik. Satuan ini terlalu kecil untuk kebutuhan praktis sehingga digunakan satuan lain yang lebih besar, yakni dayakuda atau horse power (disingkat hp). 1 dayakuda = 550 pon-kaki/detik = 764 watt = ¾ kilowatt.

 

Besaran Usaha juga bisa dinyatakan dalam satuan daya x waktu, misalnya kilowatt- jam alias kWh. Satu kWh adalah usaha yang dilakukan dengan laju tetap sebesar 1 kilo Watt selama satu jam.

Posting Komentar untuk "Rangkuman Energi dan Perubahannya Usaha dan Energi"