A. Pengertian Energi

Segala sesuatu yang kita lakukan dalam kehidupan sehari-hari membutuhkan energi. Untuk bertahan hidup kita membutuhkan energi yang diperoleh dari makanan. Setiap kendaraan membutuhkan energi untuk bergerak dan energi itu diperoleh dari bahan bakar. Hewan juga membutuhkan energi untuk hidup, sebagaimana manusia dan tumbuhan.

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja/usaha. Satuan energi dalam SI adalah joule (J). Satuan lain untuk energi adalah kalori (kal). Hubungan antara joule dan kalori adalah sebagai berikut :

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

1. Bentuk-bentuk Energi

a. Energi Panas (Kalor)Energi panas (kalor) timbul karena adanya energi kinetik partikel-partikel

penyusun benda. Jika suhu benda makin tinggi, maka gerakan partikel semakin cepat sehingga energi panas yang dihasilkan semakin besar. Jadi, energi panas (kalor) adalah energi yang dihasilkan oleh gerakan partikel penyusun benda.

b. Energi ListrikEnergi Listrik adalah energi akhir yang dibutuhkan bagi peralatan listrik

untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan ataupun untuk menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain. Energi yang dihasilkan ini dapat berasal dari berbagai sumber misalnya, air, minyak, batu bara, angin, panas bumi, nuklir, matahari dan lainnya. Energi ini besarnya dari beberapa volt sampai ribuan hingga jutaan volt.

c. Energi BunyiEnergi bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar, misal gitar yang dipetik

atau bel listrik. Secara umum, semua benda yang bergetar akan menghasilkan energi yang disebut energi bunyi.

d. Energi CahayaEnergi cahaya merupakan gelombang elektromagnetik, misal yang

dipancarkan dari matahari atau lampu pijar.

e. Energi NuklirEnergi nuklir berasal dari reaksi pembelahan atom (reaksi fisi) atau

penggabungan atom (reaksi fusi). Energi ini dihasilkan oleh bahan-bahan radioaktif. Penggabungan atau pembelahan inti atom akan melepaskan energi yang sangat besar sebagai hasil perubahan di dalam inti atom.

2. Pemanfaatan Energi dalam Kehidupan Sehari-hari

Sebagian besar energi yang kita gunakan berasal dari Bahan Bakar Minyak (BBM). Bahan bakar minyak merupakan enrgi yang tidak dapat diperbaharui.

Sumber energi yang paling utama di Bumi adalah matahari, tetapi terdapat sumber energi lain yang dapat digunakan untuk kesejahteraan manusia seperti energi angin, energi panas bumi, energi pasang surut, energi listrik, energi biogas, dan energi nuklir.

a. Energi MatahariEnergi surya atau matahari telah

dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Potensi masa depat energi surya hanya dibatasi oleh keinginan kita untuk menangkap kesempatan.

b. Energi AnginEnergi angin merupakan salah satu

sumber energi alternatif untuk pembangkitan untuk pembangkitan listrik dan sedang mendapatkan perhatian besar dari dunia dikarenakan sifatnya yang terbarukan dan ramah lingkungan.

c. Energi airPotensi energi air dan

pemanfaatannya pada umumnya berbeda bila dibandingkan dengan penggunaan tenaga lain. Sumber tenaga air secara teratur dibangkitkan kembali karena adanya pemanasan sinar matahari, sehingga sumber tenaga air merupakan sumber yang dapat diperbaharui.

Potensi secara keseluruhan tenaga air relatif kecil bila dibandingkan dengan jumlah sumber bahan bakar fosil.

Penggunaan tenaga air merupakan pemanfaatan multiguna, karena dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan darat dan pariwisata.

Pembangkit listrik tenaga air dilakukan tanpa adanya perubahan suhu, karena tidak ada proses pembakaran bahan bakar. Sehingga mesin hidro yang dipakai bisa lebih tahan lama bila dibandingkan dengan mesin bahan bakar.

d. Energi Panas BumiEnergi panas bumi adalah energi yang

diekstraksi dari panas yang tersimpan di dalam bumi. Energi panas bumi ini berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet ini diciptakan. Panas ini juga berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan bumi. Energi ini telah dipergunakan untuk memanaskan (ruangan ketika musim dingin atau air) sejak peradaban Romawi, namun sekarang lebih populer untuk menghasilkan energi listrik. Sekitar 10 Giga Watt pembangkit listrik tenaga panas bumi telah dipasang di seluruh dunia pada tahun 2007, dan menyumbang sekitar 0.3% total energi listrik dunia.Energi panas bumi cukup ekonomis dan ramah lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik.

e. Energi Pasang SurutEnergi pasang surut adalah

energi gerak laut yang diakibatkan oleh fenomena pasang surut air laut. Fenomena pasang surut air laut merupakan perbedaan ketinggian permukaan air laut pada sebuah tempat yang diakibatkan oleh kombinasi gaya gravitasi bulan dan matahari serta gerakan revolusi bumi. Pengaruh gaya gravitasi bulan lebih besar dari gaya gravitasi matahari. Hal ini terjadi karena walaupun bulan lebih kecil dari matahari, tetapi posisinya lebih dekat ke bumi.

f. Energi NuklirEnergi nuklir yang berkembang saat ini memang berkisar tentang

penggunaan energi nuklir dalam bentuk bom nuklir dan bayangan buruk tentang musibah hancurnya reaktor nuklir di Chernobyl. Isu-isu ini telah membentuk bayangan buruk dan menakutkan tentang nuklir dan pengembangannya. Padahal, pemanfaatan yang bijaksana, bertanggung jawab, dan terkendali atas

energi nuklir dapat meningkatkan taraf hidup sekaligus memberikan solusi atas masalah kelangkaan energi.

a. Reaksi Fisi b. Reaksi Fusi

B. Energi Mekanik

Energi mekanik terdiri atas energi potensian dan energi kinetik

1. Energi PotensialEnergi potensial merupakan energi yang dihubungkan dengan gaya-gaya

yang bergantung pada posisi atau wujud benda dan lingkungannyaEnergi Potensial ada dua, yaitu :

a. Energi Potensial Gravitasib. Energi Potensial Elastis

Secara matematis, energi potensial gravitasi dirumuskan:Ep = m.g.h

Keterangan :Ep = Energi potensial (J)m = massa benda(kg)g = percepatan graviasi bumi (m/s2)h = tinggi benda terhadap permukaan bumi (m)

2. Energi KinetikEnergi kinetis atau energi gerak (juga disebut energi kinetik) adalah energi

yang dimiliki oleh sebuah benda karena gerakannya.Energi kinetis sebuah benda sama dengan jumlah usaha yang diperlukan

untuk menyatakan kecepatan dan rotasinya, dimulai dari rehat.Secara matematis, energi kinetik dirumuskan:

Ek = 1 m. v2

2Keterangan :Ek = Energi kinetik (J)m = massa benda (kg)v = kecepatan benda (m/s)

3. Hukum Kekekalan Energi MekanikHukum Kekekalan Energi adalah hukum yang menyatakan bahwa Energi

itu tetap dan tidak mungkin diciptakan atau dimusnahkan. Yang berarti hukum kekekalan ini kekal dan tidak dapat dihilangkan tetapi hanya berubah-ubah.Hukum kekekalan energi bermacam-macam yaitu :

- Hukum kekekalan energi mekanik pada gerak jatuh bebas- Hukum kekekalan energi mekanik paga gerak parabola- Hukum kekekalan energi mekanik pada gerak harmonik sederhana- Hukum kekekalan energi mekanik pada getaran pegas

- Pegas yang diletakkan pada gerak horizontal- Pegas yang diletekkan pada gerak vertikal

- Hukum kekekalan energi mekanik pada bidang miring- Hukum kekekalan energi mekanik pada bidang lingkaran- Hukum kekekalan energi mekanik pada gerak satelit

Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada Gerak Jatuh BebasSuatu contoh sederhana dari Hukum Kekekalan Energi Mekanik adalah

ketika sebuah benda melakukan Gerak Jatuh Bebas (GJB).Misalnya kita tinjau sebuah batu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Pada analisis mengenai Gerak Jatuh Bebas, hambatan udara diabaikan, sehingga pada batu hanya bekerja gaya berat (gaya berat merupakan gaya gravitasi yang bekerja pada benda, di mana arahnya selalu tegak lurus menuju permukaan bumi).EM = EP + EKEM = EP + 0EM = EP

C. Perubahan Bentuk Energi dan Kekekalan EnergiSetiap bertambahnya energi kinetik, maka energi kinetik menggantikan

energi potensial yang lebih kecil, dan energi kinetik bertambah besar. Jumlah eneri potensial dan kinetik selalu tetap, dengan ini energi dalam suatu benda adalah tetap asalkan tidak ada gaya luar yang dikerjakan pada benda tersebut.

1. Perubahan Bentuk EnergiEnergi bisa berubah-ubah dari energi yang satu dan energi yang lainnya

contohnya ialah :- Baterai dapat mengubah energi kimia menjdi energi listrik- Pada penyetrum aki terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia- Dinamo dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik- Setrika dapat mengubah energi listrik menjadi energi panas- Speaker dapat mengubah energi listrik menjadi energi bunyi- Pada proses fotosintesis energi cahaya berubah menjadi energi kimia- Termokopel dapat mengubah energi panas menjadi energi listrik- Lilin dapat mengubah energi kimia menjadi energi cahaya

- Dan berbagai contoh lainnya.....2. Hukum Kekekalan Energi

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

D. Hubungan antara Energi dan Usaha

Energi (E) adalah suatu kemampuan dalam melakukan suatu usaha (W). Saat kita melakukan usaha maka Energi yang kita keluarkan akan berubah menjadi bentuk Energi yang lain, dan dalam perubahan Energi tersebut kita telah melakukan suatu Usaha. Ini berarti Usaha adalah sama besar dengan Energi yang digunakan. Untuk menghasilkan usaha memerlukan energi dan untuk melakukan usaha dibutuhkan energi.

Contoh:

Untuk mengangkat batu dari permukaan tanah dengan m = 1 kg, setinggi 5 meter (anggap g = 10 m/s2) maka:Energi yang kita keluarkan = m . g . h = 10 . 10 . 1 = 50 Joule

Batu mengalami gaya = F = m . g = 1 .10 = 10 Newtonmaka Usaha kita = W = F . h = 10 . 5 = 50 Joule

Batu mengalami kecepatan akhir = v = \/`(2 . g . s) = \/`(2. 10. 5) = \/`(100) = 10 m/ssehingga Energi kinetik batu adalah:Ek = 1/2 . m . v^2 = 1/2 . 1 . (10)^2 = 1/2 . 100 = 50 Joule

Maka dengan mengeluarkan Energi 50 Joule kita telah melakukan Usaha terhadap batu sebesar 50 Joule sehingga batu mengalami Energi kinetik sebesar 50 Joule. (Hukum kekekalan Energi).

E. Daya

Dalam ilmu fisika, daya diartikan sebagai laju dilakukannya usaha atau perbandingan antara usaha dengan selang waktu dilakukannya usaha. Dalam kaitan dengan energi, daya diartikan sebagai laju perubahan energi. Sedangkan Daya rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan usaha total yang dilakukan dengan selang waktu total yang dibutuhkan untuk melakukan usaha. Secara matematis, hubungan antara daya, usaha dan waktu dirumuskan sebagai berikut:

Ket : P = w P = daya (watt) t = waktu (sekon) T w = usaha (joule)

Berdasarkan persamaan ini, dapat disimpulkan bahwa semakin besar laju usaha, semakin besar Daya. Sebaliknya, semakin kecil laju Usaha maka semakin kecil laju Daya. Yang dimaksudkan dengan laju usaha adalah seberapa cepat sebuah usaha dilakukan. Misalnya mobil A dan B memiliki massa yang sama menempuh suatu lintasan berjarak 1 km. Apabila mobil A menempuh lintasan tersebut dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan mobil B, maka ketika menempuh lintasan itu, daya mobil A lebih besar dari mobil B. Dengan kata lain, Mobil A memiliki laju perubahan energi kimia menjadi energi mekanik yang lebih besar dari pada mobil B.

Daya merupakan besaran skalar, besaran yang hanya mempunyai nilai alias besar, tidak mempunyai arah. Satuan Daya dalam Sistem Internasional adalah Joule/detik. Joule/detik juga biasa disebut Watt (disingkat W), untuk menghargai James Watt. Dalam sistem British, satuan daya adalah 1 pon-kaki/detik. Satuan ini terlalu kecil untuk kebutuhan praktis sehingga digunakan satuan lain yang lebih besar, yakni dayakuda atau horse power (disingkat hp). 1 dayakuda = 550 pon-kaki/detik = 764 watt = ¾ kilowatt.Besaran Usaha juga bisa dinyatakan dalam satuan daya x waktu, misalnya kilowatt-jam alias KWH. Satu KWH adalah usaha yang dilakukan dengan laju tetap sebesar 1 Kilo Watt selama satu jam.

Daya seekor kuda menyatakan seberapa besar usaha yang dilakukan kuda per satuan waktu. Daya sebuah mesin menyatakan seberapa besar energi kimia atau listrik dapat diubah menjadi energi mekanik per satuan waktu.

F. Pesawat SederhanaSetiap alat yang berguna untuk memudahkan pekerjaan manusia disebut

pesawat. Pesawat ada yang rumit dan ada yang sederhana. Tujuan menggunakan pesawat sederhana adalah untuk

a. melipatgandakan gaya atau kemampuan kitab. mengubah arah gaya yang kita lakukanc. menempuh jarak yang lebih jauh atau memperbesar kecepatan

Pesawat sederhana dikelompokkan menjadi empat jenis, yaitu1. Tuas (pengungkit) 3. Katrol2. Bidang miring 4. Roda

1. TuasTuas dikenal juga sebagai pengungkit. Sistem kerja tuas terdiri dari titik

beban, titik tumpu dan titik kuasa. Tuas digolongkan menjadi tiga golongan. Penggolongan itu didasarkan pada tiga macam posisi dari kuasa, beban dan titik tumpu.

a. Tuas golongan pertamaPada tuas golongan pertama, posisi titik tumpu berada di antara beban

dan kuasa. Contohnya jungkat-jungkit, gunting, tang, palu untuk mencabut dan linggis.

Secara matematis pada tuas jenis pertama berlaku hubungan:

F X lF = w X lWAtau

lF =w lW F

Keterangan:lF = lengan kuasa (m) F = gaya (N)lW = lengan beban (m) w = berat (N)Perbandingan antara beban dan kuasa atau antara lengan kuasa dan

lengan beban disebut keuntungan mekanik. Dengan demikian keuntungan mekanik dapat dirumuskan:

Km = lF =w lW F

b. Tuas golongan keduaPada tuas golongan kedua, posisi benda berada di antara posisi kuasa

dan titik tumpu. Contohnya saat kita mendorong gerobak pasir dan pada pemecah buah atau biji.

c. Tuas golongan ketigaPada tuas golongan ketiga, posisi kuasa berada di antara titik tumpu dan

beban. Contohnya pada saat kita menggunakan sekop untuk mengambil tanah.

Dari beberapa penjelasan diatas dapat kita simpulkanTitik tumpu → tuas golongan I

Jika yang berasa di tengah adalah: beban → tuas golongan IIKuasa → tuas golongan III

2. Bidang MiringPermukaan datar dengan salah satu ujungnya lebih tinggi daripada ujung

yang lain disebut bidang miring. Jalan berkelok-kelok di pegunungan dan papan luncur yang merupakan tempat anak bermain merupakan contoh bidang miring. Bidang miring dibuat bukan untuk menciptakan usaha, tetapi untuk mempermudah kita dalam memindahkan suatu benda.

Secara matematis dapat dirumuskan:W = F . s

Keterangan:W = usaha (joule)F = gaya(N)S = jarak (m)Perbandingan antara beban dan gaya dorong (kuasa) atau antara panjang

lintasan dan tinggi bidang miring disebut keuntungan mekanik bidang miring.Secara matematis dapat dirumuskan :

Km = s =w h F

3. KatrolKatrol adalah suatu roda yang berputar pada porosnya. Katrol biasanya

digunakan bersama-sama dengan rantai atau tali. Benda-benda yang berat dapat diangkat dengan katrol. Katrol dapat mengubah arah gaya yang digunakan untuk menarik atau mengangkat benda. Pada prinsipnya katrol merupakan pengungkit karena mempunyai titik tumpu, kuasa dan beban.

Ada beberapa jenis katrol yaitu katrol tetap, katrol bebas dan katrol majemuk.

a. Katrol TetapKatrol yang posisinya tidak berubah atau tetap disebut katrol tetap.

Dengan menarik ujung tali yang terikat pada benda, maka benda akan terangkat. Kuasa yang dibutuhkan sama dengan berat benda itu sendiri.

b. Katrol BebasKatrol yang posisinya selalu berubah disebut katrol bebas. Katrol

ditempatkan di atas tali dengan beban dikaitkan pada katrol. Salah satu ujung tali diikat pada tempat yang tetap. Akibat tarikan itu katrol dan beban akan naik.

Kuasa yang diperlukan pada katrol bebas lebih kecil daripada kuasa yang diperlukan pada katrol tetap.

c. Katrol MajemukKatrol majemuk merupakan perpaduan antara katrol tetap dan katrol

bebas yang dihubungkan dengan tali. Benda dikaitkan pada katrol bebas.Salah satu ujung tali diikat pada penopang katrol tetap. Ujung tali yang lain kita tarik. Akibat tarikan itu, beban dan katrol yang bebas akan terangkat.

4. Roda GigiBentuk roda yang bundar membuatnya mudah bergerak. Penggunaan

roda saat memindahkan benda sangat mengurangi gaya gesekan. Jadi, penggunaan benda sangat berguna untuk memindahkan benda. Roda termasuk katrol tetap.

Sumber :

1. http://www.gurumuda.com/2. Sains Jilid V untuk Kelas 5 berdasarkan standar isi 2006, Penerbit

Erlangga.3. Physyc For Junior High School year VIII, Penerbit Yudistira4. Sains Jilid VI Kelas 6 berdasarkan standar isi 2006, Penerbit

Erlangga