A.
Usaha
dan Energi
1)
Usaha
a. Pengertian
Usaha
Usaha merupakan sesuatu yang dilakukan
oleh gaya pada sebuah benda, yang
menyebabkan benda bergerak. Usaha dikatakan telah dilakukan hanya jika
gaya menyebabkan sebuah
benda bergerak. Usaha didefinisikan sebagai hasil kali gaya
dan erpindahan yang terjadi. Bila usaha kita simbolkan dengan W, gaya F, dan
perpindahan s, maka
W = F . s
Baik
gaya maupun perpindahan
merupakan besaran vektor.
Sesuai dengan konsep perkalian titik
antara dua buah
vektor, maka usaha W
merupakan besaran skalar.
Bila sudut yang dibentuk
oleh gaya F, dengan
perpindahan s adalah
0, maka besaranya
usaha dapat dituliskan sebagai:
W = (F cos α) s
W = F s cos α ……….. (5.2)
Dalam sistem satuaan SI, satuan usaha
adalah joule, yang dilambangkan dengan huruf J. Satu joule
didefinisikan sebagai besarnya
usaha yang dilakukan
oleh sebuah gaya
1 newton yang bekerja
searah dengan perpindahan
benda, yang menyebabkan perpindahan
sejauh 1 meter. Dengan demikian,
1
joule = 1 newton x 1
meter
1 j = N m
Untuk
usaha yang lebih
besar, biasanya menggunakan satuan kilojoule
(kJ) dan megajoule (MJ).
1 kJ =
1000 J
1 MJ = 1000 000 J
b. Daya
Konsep usaha ternyata belum memberikan
informasi yang lengkap tentang perpindahan benda akibat pengaruh gaya. Benda
yang melakukan usaha yang besarnya sama bisa berada dalam beberapa kondisi. Ada
yang dapat melakukan usaha tersebut dengan sangat cepat, adayang membutuhkan
waktu sedang dan ada yang membutuhkan waktu yang sangat lambat.
Untuk membedakan waktu yang di;perlukan
benda untuk melakukan usaha yang sama besar, perlu didefinisikan besaran fisika
yang disebut daya. Besaranini mengukur seberapa cepat benda melakukan usaha. Daya
adalah usaha yang dilakukan benda setiap sekon.
Berdasarkan
definisi di atas,daya dirumuskan sebagai :
2)
Energi
a.
Pengertian Energi
Energi
adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Usaha adalah segala sesuatu yang
dikerjakan oleh manusia, namun dalam ilmu fisika pengertian usaha adalah hasil
kali gaya dengan perpindahan benda yang searah dengan gaya ( W = F x s).
Energi
dan Usaha memiliki satuan Joule. Joule adalah seorang ilmuan Inggris yang
berhasil membuktikan bahwa kalor tak lain adalah suatu bentuk energi dan
berhasil mematahkan teori yang mengemukakan bahwa kalor sebagai zat alir. 1 Joule adalah
besar usaha yang dilakukan oleh gaya satu newton untuk memindahkan suatu benda
searah gaya sejauh satu meter.
b.
Bentuk-Bentuk Energi
1.
Energi Kimia
Energi
kimia adalah energi yang dihasilkan dari bahan-bahan kimia baik alami maupun
buatan. Contoh energi kimia antara lain: kandungan energi yang terdapat pada
berbagai jenis makanan dan minuman, bahan bakar minyak (seperti bensin, minyak
tanah, solar, dsb), larutan aki dalam baterai, dan lain sebagainya.
2. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang
berhubungan dengan gerak atau kemampuan benda untuk bergerak. Contohnya air
terjun, angin, kendaraan bermotor, dan lain sebagainya. Energi mekanik dibagi
menjadi 2 jenis yaitu: Energi Kinetik dan Energi Potensial.
Energi
Kinetik adalah energi yang dimiliki benda
karena geraknya atau karena kelajuannya. Contoh mobil yang bergerak dengan
kelajuan tinggi. Energi Potensial adalah energi yang dimiliki
benda karena posisinya. Energi Potensial merupakan energi yang tersimpan dan
siap digunakan. Contohnya anak panah memiliki energi potensial jika dilepaskan
dari busurnya oleh sang pemanah.
3. Energi Bunyi
Energi
bunyi adalah energi yang dihasilkan dari getaran partikel-partikel udara dari
sumber bunyi. Saat tape recorder atau televisi dinyalakan, maka speaker dari
kedua alat itu akan menggetarkan partikel-partikel udara yang ada disekitarnya
hingga sampai ke telinga. Dan partikel udara tersebut akan menggerakkan gendang
telingga hingga pada akhirnya kita bisa mendengar bunyi.
4.
Energi Kalor
Energi
kalor adalah energi yang dihasilkan dari gerak internal partikel-partikel dalam
suatu zat. Partikel itu akan saling bergerak dan bersinggungan dengan partikel
lainnya hingga akan terjadi peristiwa gesekan. Gaya gesek itulah yang
menyebabkan benda menjadi memanas.
5. Energi Cahaya
Energi
Cahaya adalah energi yang dihasilkan dari radiasi gelombang elektromagnetik.
Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan zat perantara
untuk merambat, contohnya cahaya matahari. Energi cahaya dapat dimanfaatkan
menjadi energi lainnya menggunakan alat yang disebut dengan panel surya.
6.
Energi Listrik
Energi
Listrik adalah energi yang dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak melalui
kabel. Energi listrik adalah adalah energi yang paling banyak diubah menjadi
bentuk energi lainnya, seperti energi kalor pada alat pemanas merupakan hasil
konversi dari energi listrik yang dibuah menjadi energi kalor oleh alat
pemanas.
7. Energi Nuklir
Energi
Nuklir adalah energi yang dihasilkan oleh reaksi inti dari bahan radioaktif.
Bahan radioaktif adalah bahan-bahan yang memiliki senyawa yang tidak beraturan.
Energi nuklir dibagi menjadi 2 jenis yaitu fisi (membelah) dan fusi
(bergabung).
c. Hukum Kekekalan Energi
Bunyi
Hukum Kekekalan Energi yaitu Energi tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk satu menjadi bentuk lainnya
d.
Konsep Energi dan Perubahannya
Dari
pernyataan Hukum Kekekalan Energi diatas, dinyatakan bahwa energi tidak dapat
diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah bentuknya. Dari
pernyataan itu dapat diambil kesimpulan bahwa suatu bentuk energi yang tidak
bisa dimanfaatkan secara langsung dapat diubah bentuknya agar lebih bermanfaat.
Seperti contoh diatas energi listrik tidak bisa dimanfaatkans secara langsung
untuk merapikan pakaian, tetapi harus diubah dulu menjadi kalor oleh setrika
agar dapat dimanfaatkan untuk menyetrika pakaian.