A. Energi
Energi adalah
kemampuan untuk melakukan usaha
1. Dalam Sistem
Internasional (SI), satuannnya adalah Nm atau Joule disingkat J
2. Bentuk energi
a. Energi kimia, terdapat pada makanan dan bahan bakar berupa kayu, arang,
minyak bumi, batu bara (energi yang terkandung dalam zat)
b. Energi mekanik atau energi gerak adalah jumlah energi kinetik dan energi
potensial
c. Energi listrik adalah energi yang dimiliki arus listrik
d. Energi cahaya
e. Energi bunyi
f. Energi kalor
g. Energi nukilr adalah energi yang terdapat di dalam inti atom (unsur
radioaktif)
3. Perubahan energi
contoh :
a. Energi listik menjadi energi panas, misalnya pada setrika listrik,
kompor listrik ,solder
b. Enrgi listrik menjadi enrgi cahaya, misalnya pada lampu
c. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman aki
d. Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis
Energi
mekanik
Energi mekanik adalah energi yang dimilki suatu benda yang berkaitan dengan
energi gerak. Energi mekanik terdiri atas energi potensial dan energi kinetik
a. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimilki suatu benda karena kedudukannya terhadap
bumi/ acuan tertentu.
Contoh : batu
yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu
Bentuk matematis energi potensial adalah
Ep = m x g x h
Ep = energi potensial (Joule)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi
m/s ²
h = ketinggian (m)
Contoh soal
Seorang pemanjat tebing bermassa 50 kg berada diketinggian 100 m dari
tanah. Berapa energi potensial yang dimilki pemanjat tersebut? (g= 10m/s²)
Jawab
Diketahui :
m = 50 kg
h = 100m
g = 10m/s²
Ditanyakan : Ep
Ep = m x g x h
= 50 kg x 10m/s² x 100 m = 50.000 J
b . Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimilki sebuah benda karena
kelajuannya
Rumus energi kinetik
Ek = ½ x m x v²
Ek = energi kinetik (Joule)
m = massa (kg)
v = kelajuan (m/s)
Contoh
Sebuah benda yang
massanya 0,2 kg bergerak dengan kecepatan 100 m/s. Berapa energi kinetik yang
dimilki benda tersebut?
Dik : m = 0,2 kg; v =
100m/s
Dit : Ek
Jawab : Ek = ½ m x v² = ½ x 0,2 kg x 100 ² m/s = 1.000 Joule
C. Energi Potensial dan energi kinetik pada benda bergerak
Perhatikan batu yang
kamu jatuhkan dari suatu ketinggian. Ketika batu berada pada suatu ketinggian,
batu bermassa m pada suatu ketinggian h mempunyai energi potensial Ep yang
besarnya mgh.
Ketika batu tersebut dijatuhkan, energi potensial tersebut berubah menjadi
energi kinetik. Semakin bergerak ke bawah, energi potensialnya semakin
berkurang dan energi kinetiknya semakin bertambah. Hal ini dikarenakan semakin
bergerak ke bawah, ketinggian batu dari lantai semakin kecil (Ep berkurang) dan
kelajuannya semakin bertambah (Ek semakin bertambah)
Pada ketinggian
tertentu, batu akan mempunyai energi potensial sama dengan energi kinetiknya.
Pada akhirnya, batu tersebut jatuh ke lantai. Pada saat ini yang dimiliki batu
seluruhnya adalah energi kinetik.
d . Hukum Kekekalan Energi
Hukum kekekalan energi adalah energi
tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan tetapi dapat berubah bentuk dari suatu
bentuk ke bentuk yang lain.
Contoh :
Sebuah benda jatuh
tanpa kecepatan awal dari ketinggian 10 m. Pada saat ketinggian benda 5 m
dari tanah, hitunglah kecepatannya. Diketahui percepatan gravitasi g = 10 m/s²
Jawab
Diket : h 1 = 30 m , h2 = 20 m, g = 10 m/s²
Dit : v
Jawab : Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + ek2
m x g x h1 = m x g x h2 + ½ x m x v²
½ x m x v² = m x g x h1 – m x g x h2
v² = 2 x g x (h1- h2)
v²
= 2 x 10 m/s² x (30-20) m = 200m/s
v = √200 m/s
v = 10√2 m/s
B. Usaha
Usaha dalam kehidupan
sehari-hari adalah upaya manusia untuk melakukan sesuatu guna tujuan tertentu
Usaha menurut
sains adalah hasil kali gaya dan perpindahan.
Secara matematis ditulis
W = F x s
Satuan usaha adalah Nm = Joule.
Gaya yang dimaksud dalam persamaan ini adalah gaya yang
searah dengan arah perpindahan
Contoh
Seorang pria mendorong
peti besi dengan gaya 500 N. Peti tersebut bergeser sejauh 2 m. hitunglah usaha
yang dilakukan pria tersebut!
Dik : F = 500 N, s = 2
m
Dit : W
Jawab : W= F xs
= 500 N x 2 m = 1.000 Nm = 1.000 Joul
Hubungan energi dengan
usaha
Proses melakukan usaha
merupakan cara untuk memindahkan energi. Usaha yang dilakukan suatu benda sama
besar dengan energi yang dipindahkan.
W = E2 – E1
W = usaha (Joule)
E1 = energi pada
keadaan 1 (Joule)
E2 = energi pada
keadaan 2 (Joule)
Contoh
1. Sebuah benda yang
sedang bergerak mempunyai energi kinetik 500 joule. Benda tersebut dipercepat
hingga energi kinetiknya 600 Joule. Hitunglah usaha yang dilakukan benda
tersebut!
Dik : Ek1 = 400 J
Ek2
= 500 J
Dit : W
Jawab : W =Ek2-Ek1
500
J - 400 J = 100 J
2. Sebuah mobil
massanya 1. 000 kg bergerak dengan kelajuan 72 km/jam. Pengemudi melihat
kemacetan di depan maka rem diinjak sehingga kelajuan mobil menjadi 36 km/ jam.
Selama pengereman, mobil menempuh jarak 10 m. Hitunglah gaya yang dilakukan rem
pada roda?
Dik : m = 1 000 kg
v1
= 72 km/jam = 20 m/s
v2
= 36 km/jam = 10 m/s
s
= 10 m
Dit : F
Jawab :
Energi mobil adalah
energi kinetik maka Ek = ½ mv²
Ek1 = ½ mv² = ½ x 1
000 kg x (20)² = 50 x 400 = 20.000 J
Ek2 = ½ mv² = ½ x 1
000 kg x (10)² = 50 x 100 = 5. 000
W= Ek2- Ek1 = 5 000 J
– 20. 000 J = - 15 .000 J
=
W = F x s
F = W/s = - 15. 000 J
/10 m = - 1.500 N
c. Daya
Daya adalah perubahan
energi setiap satu sekon. Daya dilambangkan dengan huruf P
P = W/t
P = daya (Joule/sekon)
W = usaha (Joule)
t = waktu (sekon)
Joule/sekon = watt dilambangkan dengan w
Hubungan antara daya,
kecepatan dan usaha
P
= F X v
P = daya sesaat
F = gaya
V = kecepatan
Contoh : seorang pria
beratnya 600 N mampu menaiki tangga setinggi 10 m dalam waktu 10 detik. Berapa
daya yang dimilki pria tersebut!
Dik : W = 600 N , F
sama dengan W , s = 10 m dan t = 10 s
Dit : P
Jawab : P = W/t = F X
s = 600 N x 10 m = 600 Joule /s
t 10 s
1. Lampu yang berdaya
30 watt lebih terang daripada lampu yang berdaya 20 watt, hal itu terjadi
karena lampu yang 30 watt dapat mengubah energi listrik ke energi cahaya lebih cepat daripada yang 20 watt
No comments:
Post a Comment