Energi, Usaha dan Daya

Energi

Energi secara fisika dapat diistilahkan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha (sesuatu) yang ditimbulkan oleh gaya. Energi di dunia yang kita tinggali ini terdiri dari berbagai macam seperti energi panas, energi cahaya, energi listrik, energi bunyi, energi nuklir, energi gerak, energi kimia dan lain-lain. Uniknya energi energi yang ada tersebut bisa dikonversi satu sama lain. Berikut ini diantara perubahan bentuk energi ke energi lainnya:

1. Perubahan energi listrik ke energi panas : setrika, solder listrik, rice cocker, dispenser, hairdrier dan lain-lain
2. Perubahan energi listrik ke energi gerak : kipas angin, motor listrik
3. Perubahan energi listrik ke energi bunyi: radio, tape, televisi, handphone dan lain-lain
4. Perubahan energi gerak ke energi listrik : dinamo sepeda, energi gerak air, udara yang dapat memutar turbin pembangkit listrik
5. Perubahan energi listrik mejadi cahaya : pada lampu listrik
6. Perubahan energi cahaya menjadi listrik : solar sel
7. Perubahn energi kimia menjadi energi listrik : pada Accu (aki), batteray
8. Perubahan energi nuklir menjadi listrik : PLTN
9. Perubahan energi uap menjadi listrik : PLTU
10. Dan lain sebagainya

Keberadaan energi ini menjadi kebutuhan penting bagi hidup manusia, sehingga harus dijaga kelestariannya. Kalau kita lihat dalam kehidupan kita sehari-hari, rasanya tidak ada diantara kita yang tidak membutuhkan energi di atas. Allah yang maha rahmat sudah tahu dengan kebutuhan kita sebagai manusia sehingga Dia telah menciptakan berbagai macam energi ini untuk dimanfaatkan dalam kehidupan kita, bukan sebaliknya untuk dijadikan mudharat di bumi.

Usaha

Seperti sudah dijelaskan di atas bahwa energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Tanpa adanya energi tidak akan ada usaha yang dilakukan dan ketika usaha sudah dilakukan biasanya terjadi perubahan energi. Dalam ilmu fisika usaha (work) biasa didefinisikan sebagai perkalian antara gaya yang bekerja pada sebuah benda dengan jarak yang ditempuhnya. Secara matematis dapat kita rumuskan sebagai berikut:

W = F cos α.. S

W                    = Usaha dalam satuan joule

F                      = Gaya yang bekerja pada benda dalam satuan newton

S                      = Merupakan jarak dalam satuan meter

cos α dalam persamaan di atas merupakan sudut yang terbentuk antara gaya yang bekerja pada benda dengan bidang datar atau sumbu horizontal. Jika gaya tersebut searah dengan bidang horizontal (sudut 0^o) persamaannya bisa saja ditulis seperti berikut:

W = F . S

Dari rumus di atas terlihat bahwa, jika gaya yang diberikan kepada benda seberapapun besarnya, tetapi tidak menyebabkan perpindahan atau perubahan jarak pada benda itu (misalnya kita mendorong dinding sekuat tenaga) maka dikatakan kita belum melakukan usaha atau kerja. Sebab sesuai rumus di atas, jika S bernilai 0 maka W pasti bernilai 0 juga walaupun F yang diberikan sangat besar.

Contoh soal:

Balok yang massanya 100 kg terletak di atas lantai datar yang licin (gaya gesek diabaikan).  Balok ini kemudian ditarik dengan gaya 200 Newton sejauh 20 meter. Berapakah usaha yang telah dilakukan oleh gaya tersebut?

Penyelesaian:

Dik :

            m         = 100 kg

            F          = 200 N

            S          = 20 m

Dit :

            W ?

Jawab :

            W        = F.S

                        = 200 . 20

                        = 4.000 joule

Jika usaha yang dilakukan dibagi dengan satuan waktu, kita akan mendapatkan besaran baru yang dinamakan dengan daya. Secara matematis daya dapat kita tuliskan sebagai berikut:

            P          = W/t

P          = daya dalam watt (joule per detik)

W        = usaha yang dilakukan dalam joule

T          = waktu yang dihabiskan dalam detik

Semakin besar usaha yang dilakukan maka semakin besar pula daya yang dihasilkan, sebaliknya semakin kecil usaha yang dilakukan semakin kecil pula daya yang ditimbulkan.

Contoh soal:

Sebuah benda diam yang massanya 20 kg kemudian ditarik dengan gaya 100 Newton selama 10 detik. Tentukanlah besarnya usaha yang dilakukan gaya tersebut dan hitunglah berapa daya yang ditimbulkannya.

Penyelesaian:

Dik :

            m         = 20 kg

            F          = 100 N

            t           = 10 s

Dit :

            a. W?

            b. P?

Jawab :

a.       W       = F.S

                                    = 100.S

                        Karena nilai S belum diketahui, maka S harus dicari dulu dengan rumus GLBB:

                        St         = So + Vo.t + ½.a.t²

                                    = 0       + 0 + ½.a.10² (cari nilai a dengan rumus a = F/m = 100/20 = 5 m/s²)

                                    = ½.5.100

                                    = 250 meter

                        W        = 100.250

                                    = 25.000 Joule

b.      P         = W/t

                       = 25.000/10

                       = 2500 joule/sekon

Untuk meningkatkan pemahaman selanjutnya silahkan anda baca soal soal latihan usaha dan daya di sini. Untuk mempelajari energi kinetik, energi potensial dan energi mekanik dapat anda klik di sini.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: