ENERGI DAN USAHA

ENERGI DAN USAHA

A.   Perubahan Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu aktivitas atau kerja. Makhluk hidup memperoleh energi dari makanannya. Sesuatu yang menyimpan energi disebu sumber energi. Dialam terdapat banyak sumber energi. Contoh sumber energi antara lain matahari, air, dan minyak bumi. Karena banyak sumber energi, bentuk energi yang dihasilkan juga bermacam-macam, antara lain sebagai berikut :

1.     Energi kimia

Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam bahan-bahan kimia.contoh : bensin dan solar.

2.     Energi cahaya dan Energi panas

Energi cahaya dan energi panas merupakan dua buah energi yang erat sekali hubungannya. Benda yang memancarkan cahaya biasanya disertai dengan panas. Contohnya cahaya matahri dan api.

3.     Energi listrik

Energi listrik merupakan energi yang paling banyak digunakan oleh manusia secara langsung. Hal itu disebabkan energi listrik mudah dibangkitkan dan mudah dibentuk menjadi energi lain, misalnya energi cahay, panas dan gerak.

4.     Energi bunyi

Energi bunyi terdapat pada segala jenis bunyi, misalnya orang bercakap=cakap, kicauan burung, dan suara seruling.

5.     Energi potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaannya atau kedudukannya.

6.     Energi kinetic

Energi kinetic adalah energi yang dimiliki benda saat bergerak. Energi itu akan dilepaskan (hilang) jika benda berhenti (diam).

          Energi dapat berubah menjadi energi lain. Adapun perubahan energi itulah yang dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Berikut ini beberapa contoh perubahan bentuk energi :

·        Energi listrik berubah menjadi energi cahaya, misalnya arus listrik dapat untuk menyalakan lampu penerangan.

·        Energi gerak diubah menjadi energi kalor,misalnya dua buah logam yang digesekkan akan menghasilkan panas.

·        Energi gerak berubah menjadi energi bunyi, misalnya sinar yang bergetar dapat menghasilkan bunyi.

EneKe kalnya energi hanya sebatas pada jumlahnya. Artinya, jumlah energi sebelum beruha sama dengan setelah berubah. Selanjutnya, sifat kekal energi dinyatakan dalam hukum kekekalan energi. Hukum tersebut berbunyi “energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapaat berubah menjadi energi lain.” Perubahan energi diseebut konversi energi.

B.   Energi Mekanik

Energi yang dimiliki benda karena ketinggian disebut energi potensial. Yang besarnya bergantung pada massa dan ketinggian benda. Secara matematis dirumuskan :

E_p = m.g.h

Dengan :

          E_p : energi potensial gravitasi (joule)

          m : massa benda (kg)

          g : percepatan gravitasi (m/s²)

          h : ketinggian benda (m)

energi yang dimiliki benda karena gerakan dinamakan energi kinetic. Besar energi kinetik dirumuskan :

E_k = ½ mv²

E_k = energi kinetik (joule)        v = kecepatan (m/s)

Pada benda jatuh bebas terjadi perubahan energi potensial menjadi energi kinetik. Berkurangnya energi potensial menyebabkan pertambahan energi kinetik. Hal itu berarti jumlah energi potensial dan energi kinetik benda jatuh adalah tetap. Energi tetap inilah yang disebut energi mekanik benda.

 Energi mekanik = energi kinetik + energi potensial

Selanjutnya, pernyataan tentang energi potensial dan energi kinetik benda yang tetap dikenal sebagai hukum kekekalan energi mekanik. Dengan demikian energi mekanik benda dapat ditulis :

E_m =  E_p + E_k

E_m =  m.g.h + ½ mv²

Karena energi bersifat kekal, hukum kekekalan energi mekanik benda dapat dirumuskan :

          E_m1 =  E_m2 = atau

          mgh₁ + ½ mv²₁ = mgh₂ + ½ mv²₂

dengan :

          m : massa benda (kg)

          g : percepatan gravitasi bumi (m/s²)

          h₁,h₂ : ketianggian awal dan akhir benda (m)

          v₁,v₂ : kecepatan awal dan akhir benda (m/s)

C.   Usaha

Dalam ilmu pengetahuan alam, usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan. Secara sistematis dirumuskan sebagai berikut :

W = F.s

Dengan :

          W = usaha (joule atau kg/ m²/s²)

          F = gaya (N)

          s = jarak perpindahan (m)

          usaha dikatakan bernilai negative jika arah gaya yang bekerja pada benda itu berlawanan denga arah geraknya. Jia gaya yang bekerja pada benda lebih dari satu usaha yang dikerjakan benda merupakan hasil resultan gaya-gaya itu.

W = W₁ + W₂ + W₃ +…

          Jika arah gaya tegak lurus terhadap arah perpindahan menghasilkan usaha sama dengan nol

          W = 0

D.   Pesawat Sederhana

Pesawat sederhana adalah alat-alat yang digunakan untuk mempermudah usaha. Ada beberapa pesawat sederhana yang sering kita jumpai dala kehidupan sehari-hari, yaitu tuas, katrol, bidang miring dan roda gigi.

1.     Tuas

Tuas atau pengungkit berupa batang panjang yang keras. Contohnya linggis dan tongkat. Dalam membahas tuas ada beberapa istilah yang digunakan. Titik beban (w) adalah titik tempat beban diletakkan, titik kuasa (F) adalah titik tempat kuasa (gaya) bekerja, titik tumpu adalah titik tempat tuas bertumpu, lengan beban (l_w) adalah jarak titik beban sampai titik tumpu, lengan kuasa (l_F) adalah jarak titik kuasa sampai titik tumpu, dan titik O  tumpu tuas.

F.l_F = w.l_w

Adapum tingkat kemudahan melakukan usaha yang diberikan tuas disebut keuntungan mekanis (KM).

KM = w/F = l_F/l_w

Ada 3 jenis tuas yaitu :

1.     Jenis pertama

Titik tumpu terletak antara beban dan kausa. Contoh : gunting, catut, linggis, dan jungkat-jungkit. KM > 1

2.     Jenis kedua

Beban terletak antara titik tumpu dan kuasa. Contoh : stapler, pelobang kertas, dan pembuka botol. KM = 1

3.     Jenis ketiga

Kuasa terletak antara titik tumpu dan beban. Contohnya : pinset penjepit. KM < 1

2.     Katrol

Prinsip kerja katrol sama dengan tuas, yaitu memungkinkan mengangkat benda berat  dengan gaya yang lebih kecil. Berdasarkan susunannya, katrol dibedakan menjadi :

a.     Katrol tetap

Katrol tetap adalah sebuah katrol yang terpasang pada tempat yang tetap sehingga tidak dapat bergerak keatas atau kebawah. Dengana demikian katrol jenis ini memiliki KM = 1

b.     Katrol bergerak

Katrol bergerak adalah sebuah katrol yang terpasang sedemikian rupa sehingga dapat bergerak naik turun. Dengan demikian katrol ini memiliki KM = 2

c.      Sistem katrol

Sistem katrol atau takal adalah susunan katrol yang terdiri atas sebuah katrol tetap dan beberapa katrol bergerak. Secara umum, pada sistem katrol akan berlaku w = nF dengan n jumlah tali.

3.     Bidang Miring

Bidang miring berupa permukaan suatu bidang yang dimiringkan. Bidang tersebut sering digunakan untuk menaikkan barang yang berat ke atas mobil. Usaha untuk mengangkat balok dirumuskan :

W = w.h

Dengan menggunakan bidang miring gaya makin kecil, tetapi lintasan makin panjang. Nilai perbandingan antara usaha dan gaya atau antara panjang lintasan dan tinggi bidang merupakan KM pada bidang miring. Contoh bidang miring : pasak, sekrup kayu, dongkrak.

4.     Roda Gigi

Rida gigi (gir) dapat ditemukan pada sepeda, yaitu pedal dan roda belakang. Sekarang ini roda gigi banyak dimanfaatkan untuk mesin-mesin industry. Roda gigi dapat dihubungkan dengan suatu poros. Dua roda gigi dapat diatur untuk memindah arah perputaran dan mengubah besar kecepatan.

munirah-amran.blogspot.com