Konsep Dasar Energi

loading...

1)      Konsep Energi

Dalam kehidupan sehari-hari semua aktivitas yang kita lakukan selalu memerlukan energi. Jika anda bekerja tanpa henti lama-lama anda akan kehabisan energi, maka anda butuh istirahat dan makan untuk memulihkan energi. Untuk meringankan pekerjaan anda, anda butuh tambahan energi lain, misalnya anda sedang mengangkat beban yang berat, maka anda butuh alat pengangkut beban, misalnya mobil.Dan mobil dapat mengangkut dan melaju dijalan raya juga butuh energi berbentuk bahan bakar yang mengandung energi kimia. Jadi dapat dikatakan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Dan energi secara umum justru bermanfaat ketika terjadi perubahan bentuk. Dalam pengamatan sehari-hari energi munculdalam berbagai bentuk, misalnya: energi kimia, energi listrik, energi nuklir, dan sebagainya.

Beberapa contoh energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari diantaranya:

(a) energi cahaya, cahaya dapat mengahasilkan energi listrik, alat yang dapat mengubah langsung energi cahaya matahari menjadi energi listrik disebut sel fotovolatik;

(b) energi gelombang, gerak gelombang air laut yang melimpah dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik dalam bentuk pembangkit listrik tenaga gelombang laut (PLTGL);

(c) energi angin, sebuah kincir angin besar yang ditiup angin dengan kecepatan 12 m/s

mampu menghasilkan energi listrik 3 MW; (d) energi air, digunakan untuk menghasilkan listrik dalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA);

(e) energi panas bumi, digunakan untuk menghasilkan listrik pada pusat listrik tenaga panas bumi (PLTP); (f) energi listrik, energi yang paling mudah dan paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia;

(g) energi nuklir, sumber energi yang menggunakan reaksi fisi dan fusi inti atom uranium sebagai sumber energi listrik, yang dikerjakan oleh pusat listrik tenaga nuklir (PLTN).

2)      Konsep Energi Kinetik

Jika anda melempar batu kecil kearah depan, maka batu tersebut akan lepas dari tangan anda dengan kecepatan tertentu. Batu yang anda lempar dengan kecepatan tertentu ini memiliki energi, dan batu tersebut dapat melakukan usaha dengan menabrak sasaran didepannya. Energi yang dimiliki oleh batu karena kecepatannya

disebut energi kinetik.

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena benda tersebut bergerak, atau dengan kata lain benda tersebut mempunyai kecepatan. Jika kita tinjau benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v, maka dikatakan benda tersebut mempunyai kecepatan sebesar:

Jadi energi kinetik berbanding lurus dengan massa benda m dan berbanding lurus dengan kuadrat kecepatannya. Jika massa dijadikan dua kali maka energi kinetiknya menjadi dua kali juga, dan jika kecepatannya ditingkatkan menjadi dua kali maka energi kinetiknya akan meningkatkan energi kinetiknya menjadi empat kali.

Contoh soal:

1.      Sebuah mobil bermassa 500 kg sedang bergerak dengan kecepatan 25 m/s.    Tentukan: (a) energi kinetik mobil pada kelajuan tersebut, (b) apa yang terjadi ketika mendadak mobil direm.

Penyelesaian:

(a) energi kinetik mobil

(b) apa yang terjadi ketika mendadak mobil direm.

Ketika mobil direm, mobil berhenti dan energi kinetik berubah menjadi energi panas dan energi bunyi , rem bergesekan dengan as roda dan ban dengan jalan.

2.      Seoarang anak memacu sepedanya dengan kecepatan tetap 6,8m/s. Jika massa total sepeda dan anak adalah 60 kg, berapaenergi kinetiknya.

Penyelesaian:

3.      Sebuah mobil mempunyai energi kinetik 560.000 J, jika massa mobil tersebut 800 kg. Tentukan kecepatan mobil tersebut.

Penyelesaian:

3)      Teorima Usaha – Energi

Rumusan energi kinetik telah diperoleh (1.1), kemudian akan kita tinjau hubungan antara usaha yang dilakukan benda dengan perubahan energi kinetiknya. Tinjau sebuah benda bermassa m yang sedang bergerak pada suatu garis lurus mendatar dengan kelajuanawal v1. Sebuah gaya F konstan searah dengan laju benda bekerja pada benda, benda berpindah sejauh x dan kelajuannya menjadi v2.

Gerak benda linier (GLBB)

Sesuai dengan hukum Newton, gaya konstan F mempercepat benda, F = m a. Dan jika kita gunakan persamaan GLBB:

 

Jadi usaha yang dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik benda itu. Ini adalah teorima usaha-energi kinetik. Jadi persamaan (1.4) hanya berlaku untuk W total yang bekerja pada benda. Gaya yang searah dengan gerak benda akan menghasilkan usaha positif pada benda, sehingga energi kinetik bertambah besar sebesar usaha yang dilakukan oleh gaya searah tersebut. Sebaliknya gaya yang berlawanan arah dengan laju benda akan menghasilkan usaha negatif, sehingga energi kinetik benda berkurang sebesar usaha yang dilakukan oleh gaya yang berlawanan arah tersebut.

Contoh soal:

1.      Sebuah balok bermassa 5 kg meluncur pada suatu permukaan dengan kelajuan 2,5 m/s. beberapa saat kemudian balok itu bergerak dengan kelajuan 3,5 m/s. Hitung usaha total yang dikerjakan pada balok tersebut selama selang waktu tersebut.

Penyelesaian:

 

2.      Sebuah pesawat terbang memiliki massa total 2 x 105 kg, dan mesin dapat mendorong pesawat dengan gaya 4 x 105 N. Pesawat tersebut harus bergerak dari keadaan diam dan harus mencapai kelajuan 100 m/s supaya dapat lepas landas. Tentukan panjang landasan minimum yang diperlukan.

Penyelesaian:

3.       Sebuah mobil bermassa 800 kg sedang melaju dengan kelajuan 90km/jam. (a) Berapa usaha yang harus dilakukan pada mobil untuk memperlambat kelajuannya dari 90 km/jam menjadi 45 km/jam.(b) Berapa usaha yang harus dilakukan untuk menghentikan mobiltersebut, (c) Jika gaya untuk memperlambat mobil tersebut konstan, tentukan perbandingan jarak tempuh yang diperlukanuntuk mempelambat kelajuan mobil dari 90 km/jam menjadi 45km/jam dengan jarak tempuh untuk memperlambat kelajuan mobil dari 45 km/jam sampai berhenti.

Penyelesaian:

loading...