Usaha dan Energi di Sekitar Kita

 

Ayo kita belajar tentang Usaha dan Energi semoga kita banyak mendapatkan ilmu denganbelajar Usaha dan energi ini dan dapat kita gunakan dalam kehiduapn sehari-hari kita.

Motivasi

Pernahkah kalian bermain tarik tambang di atas, tentunya pernah, apakah kalian sudah melakukan usaha ketika kalian tetap tidak bergerak padahal kalian sudah melakukan usaha untuk m enarik tarik tambang?  Apakah kalian mengeluarkan energi untuk menarik tarik tambang tersebut? nah untuk mengetahui jawaban di atas mari kita pelajari bersama tentang usaha dan energi.

A. Usaha

 Sebuah benda dikatakan melakukan usaha jika ada gaya yang dilakukan pada benda tersebut atau benda tersebut memberikan gaya yang menyebabkan benda tersebut berubah posisinya.Berikut ini gambar untuk menjelaskan usaha yang dilakukan terhadap benda yang arahnya horisontal.

                                

Usaha (W) dapat dituliskan dalam bentuk matematis, yaitu hasil kali antara gaya (F) dan perpindahan (s).

W = F x s           W = Usaha, satuannya joule ( J )

                           F  = Gaya, satuannya newton ( N )

                           s   = jarak / perpindahan, satuannya meter

namun  jika benda tidak berpindah dari posisinya maka dapat di katakan usahanya nol karena tidak mengalami pertpindahan seperti animasi di abawah ini.

Usaha nol karena tidak mengalami perindahan

Contoh

Seseorang  mendorong meja dengan gaya 100 N. Meja tersebut bergeser sejauh 2 m. Hitunglah usaha yang dilakukan orang tersebut!

Jawab:

F = 100 N

s  = 2 m

W = .... ?

W = F × s

= 100 N × 2 m

= 200 Nm = 200 Joule

Sekarang, bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah vertikal?

Memindahkan benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat suatu benda. Secara matematis gaya tersebut dapat
ditulis sebagai berikut :
F = m . g
Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), diperoleh usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut.
W = F s
W = m g h 
dengan: W = usaha (J)
               m = massa (kg)
               g  = percepatan gravitasi (N/kg)
                h = perpindahan atau ketinggian (m)


Contoh Soal :
Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 2 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui: 
m = 5 kg
h  = 2 m
g = 10 m/s²

Ditanyakan :
W= ..... ? 
Jawab:
W = m.g.h
W = (5 kg)(10 m/s²)(2 m)
W = 100 J

Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan benda ke atas setinggi 2 m adalah 100 joule.

B. Energi
Energi adalah kemampuan benda untuk melakukan kerja (usaha).


Satuan energi dalam Sistem Internasional (SI) adalah joule (J). Satuan energi dalam sistem yang lain adalah kalori, erg, dan kWh (kilo watt hours). Kesetaraan joule dengan kalor adalah sebagai berikut.

1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori 1 joule = 1 watt sekon

1. Bentuk-bentuk energi
 Kalian sudah belajar jenis-jenis energi di sekolah dasarnah beberapa bentuk energi antara lain:

Makanan Sumber  energi kimia

Energi nuklir berasal dari reaksi pembelahan atom (reaksi fisi) atau penggabungan atom (reaksi fusi)

1. Energi kimia adalah energi yang terkandung dalam zat, misalnya makanan, bahan bakar atau aki
2. Energi bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, misal gitar yang dipetik atau bellistrik
   
3. Energi listrik, berasal dari arus listrik
   
4. Energi cahaya energi yang bersumber dari cahaya misal yang dipancarkan dari matahari atau lampu pijar                            
5. Energi mekanik dimiliki benda karena sifat geraknya, misal air terjun    
   

3.Perubahan Bentuk- energi

Dalam pemanfaatan energi. Energi bisa berubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain.Contoh perubahan bentuk energi antara lain:

1. Pada setrika terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor 

   

   Foto orang menyetrika

2. pada lampu pijar terjadi perubahan energi listrik menjadi energi cahaya
3. pada dinamoter terjadi perubahan energi gerak menjadi energil istrik    
   

4. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya (kedudukan) terhadap suatu acuan. Sebagai contoh sebuah batu yang kita angkat pada ketinggian tertentu memiliki energipotensial, jika batu kita lepas maka batu akan melakukan kerja yaitu bergerak kebawah atau jatuh. Sehingga energi potensialnya berkurang

Rumusan Energi potensial

Energi potensial bumi tergantung pada massa benda, gravitasi bumi dan ketinggian benda. Sehingga dapat dirumuskan:

Ep= m . g . h

Ep= Energi potensial satuuanya joule ( J)
m = massa bendasatuannyakilogram ( kg )
h= ketinggian satuannya meter (m)
G = percepatan gravitasis atuanya (m/s 2

Selain energi potensial gravitasi terdapat juga energi potensial elastis. Energi ini yang memiliki sifat elastis, misalnya karet, busur panah dan pegas.

5. Energi kinetik

(sumber dari buku BSE kelas VIII)

Percakapan diatas menunjukkan bahwa motor melaju lebih cepat dari pada truk. Hal ini disebabkan massa motor lebih kecil dibandingkan massa truk. Akibatnya, untuk dapat melaju lebih cepat truk tersebut membutuhkan energi yang lebih besar. Jadi, semakin besar massa suatu benda maka energikinetiknya akan semakin besar. Semakin cepat benda itu bergerak, energi kinetiknya juga semakin besar.

Rumusan Energi kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya. Jadi Enerji kinetik dipengaruhi oleh kecepatan dan masanya

Secara matematis dapat dirumuskan

Ek = ½ m x v ²

Ep= Energi kinetik satuuanya joule ( J)

m = massa benda satuannya kilogram ( kg )

v= kecepatan  satuannya meter (m/s)

6. Energi Mekanik

gambar energi mekanik

Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik.

7. Daya
Daya merupakan besaran fisika yang mempunyai satuan J/s atau watt. Secara matematis daya dapat dituliskan sebagai berikut.

P = W/t

Keterangan:
P: daya (J/s atau watt)
t : waktu (s)
Semakin besar daya yang dimiliki oleh suatu benda, semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain.