Ilmu Pengetahuan Alam

ENERGI

Pengertian Energi

Setiap saat kita memerlukan energi yang sangat besar untuk menjalankan kegiatan sehari-hari. Agar tubuh kita selalu memiliki energi kita harus makan dan minum, bagaimanakah jika kita tidak makan dan minum, tentu tubuh kita menjadi lemas. Mampukah kita melakukan kegiatan jika badan kita lemas? tentu tidak karena tubuh kita tidak mempunyai energi. Begitu pula apakah yang dapat menggerakkan kelapa jatuh dari pohonya? atau mengapa mobil dapat bergerak, itu semua karena energi. Jadi Energi adalah kemampuan melakukan usaha/kegiatan

Satuan energi dalam S1 yaitu Joule (J)

Satuan energi yang lain adalah Kwh (kilo watt hour), erg juga Kalori. 1 kalori = 4,2 joule

1 J = 1/4,2 kal → 1 J = 0,24 Kal (disebut tara kalor mekanik)

Bentuk-Bentuk Energi

1. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi mekanik

Energi Potensial yaitu Energi yang dimiliki benda pada suatu kedudukan tertentu.

Energi Kinetik yaitu energi yang dimiliki benda karena geraknya.

2. Energi Panas (Kalor)

Energi panas yang dimiliki benda timbul dari energi kinetik partikel-partikel penyusun benda. Pada suhu makin tinggi, gerak partikel-partikel makin cepat, sehingga energi panas makin besar.

3. Energi Kimia

Energi yang tersimpan dalam persenyawaan kimia. Energi kimia dilepaskan jika zat bereaksi dengan oksigen (oksidasi).

4. Energi Listrik

Energi listrik terdapat di dalam arus listrik.

Energi listrik bisa berasal dari energi gerak (generator), energi kimia (baterai) atau dari tenaga matahari (Solar cell).

Perubahan bentuk energi

Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya. Pada umumnya manfaat energi akan terlihat setelah berubah bentuk menjadi energi yang lainnya. Misalnya energi listrik setelah berubah menjadi energi cahaya atau lainnya. Untuk memahami perubahan bentuk energi mari kita lakukan kegiatan ini.

Tujuan:

Memahami perubahan bentuk energi

Alat dan bahan:

Sebuah lampu 3 volt DC. Sakelar, baterai atau catu daya, dan kabel secukupnya.

Cara kerja:

1. Siapkan alat dan bahan

2. Rangkaikan alat dan bahan menjadi rangakaian seperti di samping.

3. Tekan sklar apakah yang terjadi pada lampu?

4. Peganglah lampu. Apakah yang kamu rasakan

Pertanyaan:

1. Perubahan energi apa sajakan yang terjadi pada peristiwa tersebut?

2. Buatlah kesimpulan tentang perubahan energi pada lampu!

3. Buat lagi contoh perubahan energi yang lainnya.

Sumber energi dan Hukum Kekekalan energi

Sumber energi dibumi ini adalah matahari, sedangkan sumber energi yang lain merupakan hasil perubahan bentuk energi matahari (seperti minyak bumi, batubara dan gas bumi). Begitu juga energi yang lain, misalnya angin, air terjun dan ombak. Pada prinsipnya energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Energi hanya mengalami perubahan bentuk. (Pernyataan inilah yang disebut Hukum Kekekalan Energi).

Energi Potensial

Telah kita ketahui bahwa energi potensial gravitasi adalah energi akibat perbedaan ketinggian. Apakah energi diakibatkan oleh ketinggian saja? Untuk mengetahuinya perhatikan kegiatan ini!

1. Tariklah sebuah karet gelang oleh kedua tangan anda lalu lepaskan. Apa yang terjadi?

2. Gantungkan sebuah beban pada sebuah pegas atau tali karet. Tariklah beberapa cm ke bawah, lalu lepaskan apa yang terjadi?

3. Energi apakah yang terkandung pada kegiatan di atas? Jelaskan pendapatmu dan diskusikan dengan teman-temanmu.

Tujuan:

Mengetahui besarnya enegri potensial gravitasi suatu benda

Alat dan bahan:

Kelereng kecil, kelereng besar, dan plastisin

Cara kerja:

1. Siapkan alat dan bahan

2. Jatuhkan kelereng besar dari ketinggian setengah meter tepat di atas plastisin. Amati bekas kelereng.

3. Ulangi kegiatan di atas dengan kelreng kecil dengan ketinggian yang sama, catat hasil percobaan anda, bagaimana pengaruh massa terhadap lengkukan yang dihasilkan. (kedalaman lengkukan =/anggap sebagai energi potensial)

4. Ulangi lagi kegiatan di atas dengan kelereng besar namun dengan ketinggian berbeda, apakah kedalaman lekukan sama besar? Jika tidak mana yang lebih dalam? analisa hubungan ketinggian dengan besar energi potensial.

Pertanyaan:

1. Manakah bekas kelereng yang lebih dalam?

2. Jika dalam lekukkan kita asumsikan dengan energi potensial, maka manakah yang memiliki energi potensial yang lebih besar?

3. Tuliskan hubungan massa, ketinggian dan energi potensial

Ep = m . g . h

Besar energi potensial (Ep) yang dimiliki suatu benda sebanding dengan massa benda (m), percepatan grafitasi (g) dan ketinggian benda (h).

Contoh Soal:

Sebuah benda 0,5 Kg berada pada ketinggian 4 m diatas tanah. Berapakah energi potensial benda itu jika percepatan gravitasi 10 N/kg?

Penyelesaian:

Jawab: Ep = m.g.h

= 0,5 kg. 10N/kg. 4kg

= 20 Nm

20 J

Diketahui: m = 0,5 kg

h = 4 m

g = 10 N/kg

Ditanya: Ep = ………?

Energi Kinetik

Ek = ½ m . v²

Besar energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda yang sedang bergerak dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda itu.

Contoh Soal:

Sebuah peluru yang massanya 2 gr ditembakkan dengan kecepatan 50 m/s. hitunglah energi kinetik yang dimiliki peluru itu!

Jawab: Ek = ½ m.v²

= ½. 2. 10^-3 kg. (50 m/s)²

= 1. 10^-3 kg . 2500 m²/s²

= 2,5 Nm = 2,5 J

Penyelesaian:

Diketahui: m = 2 gr = 2 . 10 ^-3kg

v = 50 m/s

Ditanya: EK = …………?

USAHA

Dalam kehidupan sehari-hari, usaha mempunyai arti yang luas, yaitu segala sesuatu yang dikerjakan pada benda. Misalnya kuda menarik gerobak, dikatakan kuda melakukan usaha. Apabila seorang anak mendorong dinding tembok kelas, dapatkah anak itu dikatakan melakukan usaha? jelaskan, mengapa?

Usaha dapat dihitung jika ada perpindahan jarak benda itu. Karena itulah usha diartikan hasil kali gaya dengan jarak perpindahan

W = F . s

W = Usaha

F = Gaya

S = Jarak perpindahan

Contoh Soal:

Sebuah balok yang terletak diatas meja yang licin ditarik dengan gaya 25N dan balok bergerak sejauh 40 cm. berapa usaha yang dilakukan untuk menarik balok itu?

Jawab: W = F. s

= 25 N. 0,4 m

= 10Nm

= 10 J

Penyelesaian:

Diketahui: F = 25N

S = 40 cm = 0,4 m

Ditanya: W = …………?

A. Pilihlah satu jawaban yang tepat!

1. Sebuah mobil bergerak setelah pengisian bensin. Pada kejadian itu terjadi perubahan.......

energi potensial menjadi energi kinetik

b. energi kimia menjadi gerak

c. energi diam menjadi energi gerak

d. energi kalor menjadi energi kinetik

2. Satuan energi menurut SI adalah.......

a. Joule c. Newton

b. Kalori d. Kkal

3. Setiap benda yang bergerak memiliki.......

a. energi kinetik

b. energi potensial dan energi kinetik

c. energi kalor dan energi kinetik

d. energi kimia dan energi kinetik

4. Pada strika listrik di samping jika dipakai menyetrika akan terjadi perubahan.......

a. energi kinetik menjadi energi cahaya

energi cahaya menjadi energi listrik

c. energi kalor menjadi energi cahaya

d. energi listrik menjadi energi kalor.

5. Ketika sebuah kelapa jatuh dari pohonnya, terjadi perubahan.......

a. energi kimia menjadi energi kinetik

b. energi kinetik menjadi energi potensial

c. energi potensial menjadi energi kinetik

energi kinetik menjadi energi kalor.

6. Ketika batu baterai digunakan untuk menyalakan lampu pijar terjadi perubahan energi.......

a. kimia → panas → cahaya c. listrik → panas → cahaya

b. kimia → listrik → cahaya d. listrik → kimia → cahaya

7. Sebuah kelapa jatuh dari pohonnya setinggi 15 m. Energi potensialnya adalah 300 J (g = 10 N/Kg). Massa kelapa adalah.......

a. 1 kg c. 2 kg

b. 1,5 kg d. 2,5 kg

8. Sebuah mobil dengan massa 2.000 kg melaju di jalan raya dengan kecepatan rata-rata 25 m/s. pada saat itu, energi kinetik mobil adalah.......

a. 500. 000 J c. 1.250.000 J

b. 625.000 J d. 200.000 J

9. Energi kinetik yang dimiliki oleh seorang pelari yang massanya 50 Kg dan kecepatannya 5 m/s adalah.......

a. 500 J c. 250 J

b. 525 J d. 625 J

10. Sebuah mobil dengan massa 1.000 kg melaju dijalan raya. Bila energi kinetiknya 12.500 J Kecepatan rata-rata mobil tersebut adalah.......

a. 25 m/s c. 5 m/s

b. 12,5 m/s d. 1,25 m/s

11. Dalam ilmu Fisika, usaha memiliki arti jika.......

a. gaya dilakukan pada benda

b. gaya dilakukan pada benda sehingga benda itu berpindah

c. gaya dilakukan pada benda yang bergerak

d. gaya dilakukan terhadap benda diam.

12. Ali mendorong mobil yang mogok, tetapi mebil itu tetap di tempatnya. Usaha yang dilakukan Ali adalah.......

a. tetap c. tidak habis-habisnya

b. nol d. maksimum

13. Sebuah gerobak didorong oleh seorang anak dengan gaya 200N sehingga berpindah sejauh 10 meter. Usaha yang dilakukan anak tersebut adalah.......

a. 1.000 J c. 20 KJ

b. 10 KJ d. 2.000 J

14. Sebuah peti 50 kg didorong oleh seorang anak. Ketika tenaganya sudah banyak terkuras, peti itu telah bergeser sejauh 30 cm usaha yang dilakukan anak tersebut adalah....... (g = 10 N/kg)

a. 15 J c. 1500 J

b. 150 J d. 2,5 J

15. Ali mengangkat sekantong beras yang massanya25 kg ke atas sebuah meja setinggi 1 meter. Usaha yang dilakukan Ali adalah.......

a. 250 J c. 2500 J

b. 25 J d. 2,5 J

16. Seorang anak memanjat pohon kelapa yang tingginya 10 m. Jika massa anak itu 45 kg, maka usaha yang dilakukannya adalah.......

a. 450 J c. 45 KJ

b. 45 J d. 4500 J

17. Usaha yang dilakukan Joko untuk mengangkat sebuah benda seberat 100 N adalah 500 J. benda itu berpindah sejauh.......

a. 50 m c. 5 m

b. 10 m d. 0,5 m

18. Didik memindahkan sebuah benda sejauh 3 m dengan melakukan usaha sebesar 600 L. besar gaya tersebut adalah.......

a. 20 N c. 18 N

b. 180 N d. 200N

19. Dua buah gaya (F1= 25 N dan F2, = 25 N) yang arahnya sama bekerja pada sebuah benda sehingga benda berpindah sejauh 2 meter. Usaha yang dilakukun kedua gaya itu adalah.......

a. 75 J c. 100 J

b. 150 J d. 50 J

20. Dua buah gaya (F1 = 20N dan F2 = 30N) yang arahnya berlawanan bekerja pada sebuah benda sehingga benda berpindah sejauh I meter. Usaha yang dilakukan oleh kedua gaya itu adalah.......

a. 60 J c. 30 J

b. 10 J d. 20 J

B. Kerjakan soal-soal di bawah ini!

1. Sepiring nasi dengan lauk pauknya mengandung energi 1.500 kkal. Berapakah.energi sebanyak itu dinyatakan dalam joule?