Usaha Energi dan Daya.

Pengertian Usaha.  Dalam ilmu fisika Usaha umumnya didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan benda.  Satuan usaha dalam SI adalah Joule (J). Usaha secara matematis dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut

W = F s

W = usaha (satuan Joule, J)

F = gaya (satuan Newton, N)

s = perpindahan (satuan meter, m)

Persamaan tersebut menyatakan Usaha sebesar satu Joule dihasilkan atau dikeluarkan oleh gaya sebesar satu Newton untuk memindahkan benda sejauh satu meter.

Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Usaha.

Berapakah besarnya usaha yang harus dikeluarkan untuk memindahkan lemari sejauh lima meter dari tempat semula, jika berat lemari adalah 1000 Newton..

Pembahasan:

Diketahui:

F = 1000 N

s = 5 meter

Ditanya Usaha W =…

Jawab

W = F x s

W = 1000 N x 5 m

W = 5000 Nm

W = 5 kJ

Jadi usaha yang diperlukan untuk memindahkan lemari seberat 1000 Newton sejauh lima meter adalah lima kilo joule.

Pengertian Energi

Pengertian Energi. Dalam ilmu fisika Energi dapat didefinisika sebagai kemampuan untuk melakukan suatu usaha atau kerja. Energi kehidupan biasa lebih umum disebut sebagai tenaga.

Energi merupakan besaran turunan dengan satuan Joule (J) sama dengan satuan usaha. Energi merupakan sesuatu yang tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya.

Terdapat suatu hukum yang menguatkan pernyataan di atas dan dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi.

Adapun Bunyi pernyataan dari hukum kekekalan energi adalah:

“Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain”.

Jenis Bentuk Energi

Adapun Bentuk atau jenis – jenis energi adalah energi mekanik, energi kimia, energi panas atau kalor, energi listrik, dan energi cahaya.

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau kemampuan untuk melakukan Gerakan. Energi mekanik dapar diformuasikan secara matematis dengan rumus sebagai berikut

Em = Ek + Ep

Dengan keterangan:

Em = energi mekanik

Ek = energi kinetik

Ep = energi potensial

Jadi energi mekanik merupakan total energi yang dimiliki oleh benda yang merupakan penjumlahan dari energi kinetic dan potensial. Energi ini menunjukkan benda yang bergerak dengan memiliki jarak tertentu dari permukaan acuan.

Sebuah pesawat terbang yang sedang terbang maka pesawat tersebut mempunyai dua energi sekaligus, yaitu energi kinetik dan energi potensial.

Energi Kinetik

Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya atau Kelajuannya. Jadi Energi kinetik dimiliki oleh benda yang sedang bergerak. Besar energi kinetik sebanding dengan massa benda dan sebanding dengan kuadrat kelajuan atau kecepatannya.

Energi kinetic secara matematis dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut:

Ek = ½ mv2

Dengan keterangan:

Ek = energi kinetik (satuan Joule, J)

m = massa benda (satuan kg)

v = kecepatan gerak benda (satuan m/s)

Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Energi Kinetik

Sebuah sepeda motor dengan massa 100 kg bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Hitunglah Berapakah energi kinetik yang dimiliki oleh sepeda motor tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui :

m = 100 kg

v = 36 km/jam atau

v = 10 m/s

Ditanya Energi kinetic Ek = …

Jawab :

Ek = 1⁄2 . m . v2

Ek = 1⁄2 . 100 kg . 102 (m/s)2

Ek = 5.000 joule atau

Ek = 5 kJ

Jadi energi kinetic yang dimiliki oleh sepeda motor yang sedang melaju dengan kecepatan 10 m/detik adalah 5 kilo joule.

Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisi atau kedudukannya. Energi potensial dimiliki oleh benda yang diam pada jarak tertentu dari suatu permukaan acuan (tanah/ bumi). Energi potensial secara matematis dapat diformulasikan dengan rumus sebagai berikut

Ep = m g h

Ep = mgh

Dengan Keterangan:

Ep = energi potensial (satuan Joule, J)

m = massa benda (satuan kg)

g = percepatan gravitasi (satuan m/s2)

h = ketinggian benda dari acuan (satuan meter, m)

Contoh Soal Perhitungan Rumus Energi Potensial

Buah pepaya yang memiliki massa 500 gram tergantung pada pohonnya pada ketinggian 5 meter di atas tanah. Jika percepatan gravitasi di tempat itu adalah10 m/s2. Hitunglah berapa energi potensial yang dimiliki oleh pepaya tersebut?

Penyelesaian :

Diketahui : m = 500 gram = 0,5 kg

h = 5 m

g = 10 m/s2

Ditanyakan energi potensial Ep = …?

Jawab :

Ep = m . g . h

Ep = 0,5 m x 10 m/s2 x 5 m = 25 joule

Jadi energi potensial yang tersimpan dalam buah papaya pada ketinggian lima meter dari tanah adalah 25 joule.

Pengertian Daya

Daya didefinisikan sebagai laju atau kecepatan dalam suatu usaha. Daya merupakan usaha persatuan waktu.  Daya dapat diformulasikan secara matematis dengan rumus sebagai berikut

P = W/t

Dengan keterangan

P = daya (satuan watt, W)

W = usaha (satuan Joule, J)

t = selang waktu (satuan detik, s)

Contoh Soal Perhitungan Rumus Daya

Sebuah alat pendingin AC rumah dengan daya 1 pk digunakan selama satu jam. Berapakah usaha yang telah dilakukan oleh pendingin AC tersebut.

Pembahasan :

Diketahui :

P = 1 pk = 746 watt

t = 1 jam = 3600 detik

Ditanya usaha W =…

Jawab :

P = W/t atau

W = P . t = 746 x 3600

W = 2.685.600 joule atau 2.685,6 kJ

Jadi usaha yang telah dilakukan oleh pendingin AC selama satu jam adalah: 2.685,6 kJ atau dibulatkan menjadi 2,7 MegaJ.

Energi Kimia

Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam persenyawaan kimia. Energi kimia terdapat pada bahan makanan yang biasa dikonsumsi manusia, seperti nasi, ikan, telur, dan susu. Selain itu energi kimia juga terdapat dalam bahan bakar, seperti kayu arang, batubara, minyak, dan gas alam.

Energi Panas

Energi panas yang lebih dikenal dengan sebutan kalor adalah energi yang dihasilkan oleh gerak internal partakel partikel dalam suatu zat. Sumber energi panas yang sangat besar berasal dari Matahari.

Energi Listrik

Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh adanya arus listrik yaitu muatan listrik yang mengalir. Energi listrik dipindahkan dalam bentuk aliran muatan listrik melalui kawat logam konduktor yang disebut arus listrik.

Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi yang lain seperti energi gerak, energi cahaya, energi panas, atau energi bunyi. Energi listrik sangat dekat dengan kehidupan manusia karena sangat dibutuhkan untuk mempermudah segala aktivitas kehidupan.

Penggunaan energi listrik di antaranya untuk penerangan di malam hari dan mengoperasikan alat- alat elektronik dan alat komunikasi.

Energi Cahaya

Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh gelombang elektromagnet. Energi cahaya alami dan terbesar adalah energi cahaya yang berasal dari matahari.

Perubahan Bentuk Energi

Energi dapat berubah dari satu bentuk energi menjadi energi yang lainnya. Berikut beberapa Conoh Perubahan energi di antaranya adalah:

  1. a) Perubahan energi listrik menjadi energi panas, misalnya pada kompor listrik.
  2. b) Perubahan energi listrik menjadi energi mekanik, misalnya gergaji listrik.
  3. c) Perubahan energi mekanik menjadi energi listrik, misalnya turbin atau generator.
  4. d) Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.
  5. d) Perubahan energi kimia menjadi energi mekanik, misalnya pada accu atau akumulator.

Daftar Pustaka:

  1. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  2. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  3. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Usaha, Pengertian Energi, Pengertian Daya, Satuan usaha dalam SI,
  4. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  5. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  6. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  7. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,  Jakarta.
  8. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  9. Pengertian Usaha, Pengertian Energi, Pengertian Daya, Satuan usaha dalam SI, rumus perhitungan usaha, satuan gaya, Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Usaha,
  10. Pengertian Energi, Jenis dan Contoh Energi, satuan energi Joule (J), Bunyi Pernyataan Hukum Kekekalan Energi, Jenis Bentuk Energi, Pengertian dan Contoh Energi Mekanik,
  11. Pengertian Energi Kinetik, Contoh Energi Kinetik, Rumus Energi kinetic, Contoh Soal Perhitungan Rumus Energi Potensial, Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Energi Kinetik,
  12.  Pengertian  Energi Potensial, Contoh Energi potensial, Rumus Energi Potensial, Pengertian dan contoh soal Daya, Contoh Daya, Satuan daya watt, Contoh Soal Ujian Perhitungan Rumus Daya,
  13. Energi Kimia, Contoh Energi kimia, Fungsi Energi Kimia, Fungsi dan Contoh Energi Panas, Fungsi Contoh Energi Energi Listrik, Fungsi Contoh Energi Cahaya,
  14. Perubahan bentuk  energi, Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya, Perubahan energi listrik menjadi energi mekanik, Perubahan energi mekanik menjadi energi listrik, Perubahan energi kimia menjadi energi mekanik, Perubahan energi listrik menjadi energi panas,