Energi – Pengertian, Jenis Energi dan Konversi Energi

Berikut ini adalah rangkuman Bab Energi IPA Fisika kelas 7

Pengertian Energi

Ketika kamu mengatakan “saya tidak memiliki energi”, artinya kamu malas melakukan usaha untuk mengerjakan suatu pekerjaan, misalnya menaiki tangga, berlari, atau mengerjakan PR. Makan memberi energi kimia sehingga kamu merasa “penuh energi” sehingga karnu siap melakukan usaha untuk bekerja. Dengan demikian, energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

Dalam SI,satuan energi adalah joule (disingkat J). Misalnya,memakan sebutir telur akan memberikan Anda energi kimia kira-kira 66 kilokalori (277 kilo joule). Energi kimia yang diperoleh dari makanan dapat memberi kamu kemampuan untuk melakukan usaha, misalnya menutup pintu, melempar bola, dan memanjat tangga.

Saat usaha dilakukan pada suatu benda, energi benda akan bertambah. Sebaliknya, saat benda melakukan usaha, energinya akan berkurang.

Energi terdapat dalam berbagai bentuk. Bentuk-bentuk energi dikelompokkan menjadi dua kelompok,yaitu energi untuk usaha dan energi potensial.

Energi untuk usaha adalah bentuk-bentuk energi saat usaha yang dilakukannya langsung tampak atau terasa. Adapun energi potensial adalah energi yang tersimpan atau masih tersembunyi pada benda.

Jenis dan bentuk Energi

Berbagai bentuk energi untuk usaha di antaranya energi kinetik, energi bunyi, energi kalor, energi cahaya, dan energi listrik.

Energi kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya atau kecepatannya. Semua benda yang bergerak, misalnya mobil bergerak, bola menggelinding, dan kipas angin yang berotasi pasti memiliki energi kinetik.

Energi kinetik suatu benda EK(J) bergantung pada massa m (kg) dan kecepatannya v (m/s) yang dirumuskan dalam persamaan berikut.

EK=   1/2 mv^2

Energi Bunyi

Energi bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh getaran partikel-partikel udara di sekitar sumber bunyi.

Energi kalor (energi panas) adalah energi yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat. Jika kamu menyentuh bola kaca sebuah lampu pijar 60 W yang sudah lama menyala,tanganmu akan merasakan panas.

Energi cahaya adalah energi radiasi gelombang elektromagnetik yang tampak oleh mata. Energi ini dibebaskan oleh benda-benda yang bercahaya atau benda-benda yang terbakar.

Energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh muatan-muatan listrik yang bergerak melalui penghantar misalnya kabel. Energi listrik merupakan energi yang paling banyak digunakan karena kemudahannya. Cukup dengan menekan sebuah sakelar, kita langsung dapat menjalankan peralatan-peralatan listrik di rumah (lampu, TV, setrika) dan mesin-mesin besar di pabrik.

Berbagai bentuk energi potensial di antaranya energi potensial gravitasi, energi potensial elastis, energi (potensial) kimia, dan energi (potensial) nuklir.

Energi Potensial

Energi potensial gravitasi (sering disebut energi potensial saja) adalah energi yang dimiliki benda karena ketinggiannya terhadap permukaan tanah. Energi potensial gravitasi suatu benda EP(J) bergantung pada massa m (kg), percepatan gravitasi g(m/s2), dan ketinggian benda terhadap permukaan tanah h (m) yang dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

EP=mgh

Jika tidak dinyatakan dalam soal, umumnya diambil g = 10m/s2. Oleh karena energi potensial gravitasi (EP) bergantung pada ketinggian benda terhadap permukaan tanah,EP bisa bernilai nol, positif,atau negatif.Pada permukaan tanah (h = 0), EP= 0, di atas permukaan tanah (h>0),EP bertanda positif; sedangkan di bawah permukaan tanah (h <0),EP bertanda negatif.

Energi potensial elastis adalah energi yang disimpan dalam suatu benda elastis (pegas, karet, busur panah) ketika benda tersebut ditarik atau dimampatkan dari posisi seimbangnya. Energi potensial elastis di posisi seimbang sama dengan nol. Semakin jauh simpangan (jarak) benda dari posisi seimbangnya semakin besar EP elastisnya. EP elastis mencapai maksimum pada posisi terjauh dari posisi seimbangnya. Adapun di posisi ini energi kinetik benda nol. Perhatikan Gambar 7.1 berikut.

Energi (potensial) kimia adalah energi yang disimpan dalam ikatan-ikatan kimia di antara atom-atom atau molekul-molekul. Seperti kamu ketahui, energi kimia disimpan dalam makanan yang kita makan.Energi kimia juga terkandung dalam bahan bakar seperti bensin, gas dan batu bara, dan juga baterai. Energi kimia dibebaskan ketika ikatan-ikatan kimia diputuskan dalam suatu reaksi kimia.

Energi (potensial) nuklir adalah energi yang tersimpan dalam inti-inti sebuah atom. Energi nuklir untuk tenaga listrik didasarkan pada reaksi fisi (pembelahan) terkendali dari atom-atom uranium menjadi dua atom lebih ringan dengan membebaskan energi terkendali yang cukup besar. Adapun energi nuklir yang diproduksi dalam matahari adalah berdasarkan reaksi fusi (penggabungan) dua atom hidrogen berat menjadi satu atom helium dengan membebaskan energi cukup besar.

Gabungan energi potensial (gravitasi atau elastis) dan energi kinetik disebut energi mekanik.

Energi dihasilkan oleh sumber energi. Beberapa sumber energi di antaranya energi matahari, energi fosil, energi angin, energi panas bumi(geotermal),energi air, energi biomassa, energi gelombang,dan energi pasang surut.

Hampir semua sumber energi di bumi berasal dari matahari. Matahari mengirim energinya ke bumi sebagai energi radiasi yang terdiri atas energi cahaya dan energi kalor.Tumbuh-tumbuhan menggunakan energi radiasi

matahari dalam suatu reaksi kimia yang disebut fotosintesis untuk menghasilkan makanan,Dengan demikian,tumbuh-tumbuhan dapat bertahan hidup dan bertumbuh. Energi matahari dalam bentuk energi kimia ini kemudian dipindahkan ke binatang dan manusia melalui rantai makanan.

Sumber Energi

Sumber energi dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu sumber energi dapat diperbaharui (renewable energy source) dan sumber energi yang tak dapat diperbaharui (non-renewable energy source).

Sumber energi yang dapat diperbaharui

Sumber energi dapat diperbaharui adalah sumber energi yang dapat digunakan terus-menerus berulang kali serta dapat digantikan kembali.Contoh sumber energi yang dapat diperbaharui, yaitu energi-energi dari angin, gelombang, pasang-surut,panas bumi,air,surya (matahari), dan biomassa.

Sumber energi yang tidak dapat diperbaharui

Sumber energi tak dapat diperbaharui adalah sumber energi yang persediaannya terbatas di bumi.Penggunaan energi ini berlangsung lebih cepat daripada yang dapat digantikan sehingga energi ini akhirnya akan habis. Contoh sumber energi tak dapat diperbaharui, yaitu energi fosil (minyak, gas, dan batu bara) dan energi nuklir fisi.

Energi minyak, gas, dan batu bara disebut energi fosil karena ketiganya dibentuk dari bangkai-bangkai organisme dan tumbuh-tumbuhan yang tertimbun ratusan juta tahun yang lalu.

Pembakaran energi fosil terutama pada batu bara yang paling kecil adalah gas alam, menghasilkan karbon dioksida (termasuk gas rumah kaca,yang peningkatannya menyebabkan pemanasan global) dan sulfur dioksida (bercampur dengan air pada awan menghasilkan asam sulfat,yang termasuk asam kuat, yang ketika turun sebagai hujan menghasilkan hujan asam). Pembakaran batu bara dan minyak juga menghasilkan beberapa gas racun yang dapat menimbulkan polusi lingkungan.

Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis,baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa di antaranya tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja,dan kotoran ternak.Biomassa dapat diolah untuk menghasilkan bahan bakar. Di Brasil,tebu diolah sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti bensin.

Energi angin dapatdigunakan untuk memutar baling-baling turbin. Turbin yang berputar membuat generator menghasilkan energi listrik. Diperlukan angin dengan kelajuan tinggi agar dapat menghasilkan listrik secara efisien.Energi listrik dari angin tidak menyebabkan polusi udara, tetapi biayanya jauh lebih mahal daripada listrik yang dibangkitkan oleh batu bara.

Energi gelombang yang menanasilkan pergerakan naik-turun air yan angat cepat pada permukaan laut dapat digunakan untuk memutar furbin yang kemudian diproses menjadi energi listrik.

.Energi pasang-surut yang penyebab utamanya adalah gaya tarik bulan juga dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Sebuah tanggul dibangun di muara sungai.Ketika pasang terjadi, air masuk ke kolam yang atas. Setelah periode pasang berlalu, air dalam kolam atas dialirkan kembali ke kolam bawah melalui turbin. Perputaran turbin yang dihubungkan ke generator akan menghasilkan listrik.

Batuan panas yang terbentuk beberapa kilometer di bawah permukaan Bumi memanaskan air di sekitarnya sehingga dihasilkan sumber uap panas atau geiser. Sumber uap panas ini dibor dan uapnya digunakan untuk menggerakkan sistem turbin-generator sehingga menghasilkan energi listrik dari panas Bumi.Energi panas Bumi adalah sumber energi yang baik karena bersih dan dapat diperoleh tanpa membakar bahan bakar fosil.

Air yang memiliki energi potensial tertentu dibendung dan dialirkan melalui pipa, sehingga dihasilkan energi kinetik yang diarahkan ke sudu-sudu turbin air. Turbin air yang berputar menggerakkan generator sehingga memproduksi listrik.

Penggunaan energi listrik dari pembangkit listrik tenaga air tidak menyebabkan polusi,tetapi pembangunan bendungan(dam) besar memengaruhi ekosistem di sekitarnya, seperti dapat mengakibatkan banjir sehingga penduduk harus mengungsi. Hal ini juga berdampak pada pemeliharaan ikan, kehilangan habitat kehidupan liar, dan mengubah aliran sungai-sungai di sekitarnya.

Energi surya (matahari) dapat diubah langsung menjadi energi kalor dengan menggunakan panel surya yang dipasang di atap rumah. Energi surya juga langsung dapat diubah ke energi listrik melalui sel fotovoltaik.

Energi fosil paling banyak digunakan di negara kita. Selain menimbuilkan polusi udara dan air, cadangan energi fosil terbatas,padahal energi fosil termasuk sumber energi tak terbaharui. Pemerintah perlu kreatif dan sedini mungkin mencari energi alternatif yang termasuk sumber energi dapat diperbaharui, bersih,dan banyak tersedia di negara kita, seperti panas Bumi dan biomassa.

Cara menghemat energi

Kita sendiri juga harus dapat menjaga lingkungan dengan selalu berusaha menghemat atau menggunakan energi seefisien mungkin. Kegiatan ini disebut konservasi energi. Hal-hal yang dapat kita lakukan untuk menghemat energi, antara lain sebagai berikut.

a. Gunakan peralatan listrik hemat energi sebisa mungkin, misalnya menggunakan lampu pendar (fluoresence) sebagai ganti bola lampu pijar dan menggunakan kipas angin sebagai ganti pendingin ruangan (AC).                                                                       

b.       Mematikan peralatan listrik yang tidak digunakan, seperti komputer, lampu, televisi, dan radio.

c.       Menyalakan lampu seperlunya, dan jika bisa menyalakan lampu hanya pada malam hari.

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah total energi potensial dan energi kinetik.Saat benda dilepas dari keadaan diam di P, seluruh energi mekanik (EM) berbentuk energi potensial. Dengan kata lain di P, energi potensial (EP) mencapai maksimum, yaitu mgh, sedangkan energi kinetik EK=0. Semakin ke bawah, EP berkurang dan EK bertambah. Jika gesekan udara diabaikan, sesaat sebelum benda menumbuk tanah, seluruh EM berbentuk energi kinetik. Dengan kata lain sesaat sebelum menumbuk tanah di R, EK mencapai maksimum,yaitu 1/2mv2, sedangkan EP=0.

Untuk benda jatuh bebas (gesekan udara diabaikan) energi potensial berkurang, sedangkan energi kinetik bertambah,tetapi energi mekanik yaitu total EP dan EK selalu tetap di posisi manapun.Jadi,EMp= EM。=EMR yang disebut sebagai hukum kekekalan energi mekanik.

Hukum kekekalan energi mekanik

Hukum kekekalan energi mekanik pun berlaku pada bandul sederhana (gesekan diabaikan), yaitu terjadi perubahan EP ke EK(gerak Pke Q) atau kebalikannya perubahan EK ke EP (gerak Q ke R), tetapi energi mekanik selalu tetap di posisi manapun (EMp = EM。=EMR).

Perhatikan di posisi terjauh P dan R, EP maksimum,sedangkan EK=0.Adapun di posisi keseimbangan Q,EK maksimum,sedangkan EP=0.

Perhatikan kembali Gambar 7.2. Apa yang terjadi ketika benda yang jatuh bebas menumbuk lantai di R? Terdengar suara “buk” dan jika diraba lantai akan terasa panas dan kemudian benda diam.Tampak energi kinetik benda hilang,tetapi terjadi energi bunyi dan energi kalor. Tentu saja EK hilang = energi bunyi + energi kalor.

Hukum kekekalan energi

Jadi,energi dapat berubah bentuk, tetapi energi totalnya tetap. Peristiwa itu disebut hukum kekekalan energi yang berbunyi: “Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, melainkan hanya berubah bentuk,dari bentuk satu ke bentuk lainnya, tetapi total energinya selalu tetap”.

Konversi Energi

Konverter energi adalah alat yang berperan dalam mengubah bentuk energi dari bentuk satu ke bentuk lainnya. Beberapa contoh perubahan bentuk energi beserta konverternya ditunjukkan pada diagram berikut.

1. Dalam Sistem Internasional,satuan energi adalah….

a. kilokalori

b. erg

c. kalori

d. joule

2.Energi dapat menyebabkan benda bergerak. Jika seorang anak menendang bola,energi bola berasal dari….

a. tanah

b. angin

c. kaki anak

d. bola

3.         Berikut ini yang paling sedikit menggunakan energi adalah….

a. jalan biasa

b. jalan cepat

C. berlari

d. tidur

4.       Jenis pekerjaan yang memerlukan energi paling banyak adalah….

a. sekretaris

b. pekerja bangunan

c. artis

d. dokter

5.       Sebuah benda diangkat ke atas dengan kecepatan tetap sampai ketinggian h di atas tanah. Energi potensial benda sama dengan….

a. gaya rata-rata yang dikerjakan pada benda

b. berat benda

C. usaha pada benda

d. kecepatan benda

6. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut.

(1) Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

(2) Energi sama dengan gaya.

(3)Untuk tidur tubuh kita tidak memerlukan energi.

a. 1,2

b. 1,3

b. 2,3

d. 1,2,3

7. Zat-zat yang mengandung energi kimia,yaitu….

a. batu bara,bensin,dan cahaya

b. minyak,bensin, cahaya,dan kayu

C. kayu,bensin, dan bel listrik

d. makanan, bahan bakar,dan baterai

8. Gula mengandung….

a. energi nuklir

b. energi kimia

C. air

d. energi cahaya

9.         Ketika sehelai pita karet direnggangkan, pita karet memiliki energi….

a. gerak

b. listrik

c. potensial

d. bunyi

10. Sebuah bola bermassa 2 kg ditendang sehingga menggelinding dengan kecepatan 8 m/s. Energi kinetik yang dimiliki bola adalah….

a. 32 J

b. 64 J

c. 72 J

d. 128 J

11. Jika kecepatan mobil menjadi dua kali semula, energi kinetiknya menjadi

a. seperempat kali semula

b. setengah kali semula

C. dua kali semula

d. empat kali semula

12. Sebuah peluru yang bermassa 20g ditembakkan dengan energi kinetik sebesar 2.500 J.Kecepatan peluru tersebut adalah….

a. 100 m/s

b. 250 m/s

c. 500 m/s

d. 1.000 m/s

13. Energi yang dimiliki matahari berasal dari….

a. reaksi fisi inti-inti atom hidrogen berat

b. reaksi fisi inti-inti atom uranium

c. reaksi fusi inti-inti atom hidrogen berat

d. reaksi fusi inti-inti atom uranium

14. Sebuah motor dengan spesifikasi 300 J/s digunakan untuk mengangkat sebuah benda bermassa 40 kg. Waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian 6 m adalah….(g=10m/s2)

	Energi Potensial	Energi Kinetik
a.	Meningkat	Meningkat
b.	Meningkat	Berkurang
C.	Berkurang	Meningkat
d.	Berkurang	Berkurang

15. Berikut yang menyebabkan pemanasan global adalah….

a. pembangkit tenaga angin di dunia meningkat secara cepat

b. kelebihan aktivitas gunung berapi di dunia membebaskan abu ke atmosfer

C.  panas dari pembangkit tenaga nuklir memanaskan atmosfer

d.   pembakaran bahan bakar fosil untuk memproduksi energi

16. Energi mekanik sebuah roller coaster bermassa 1.000 kg yang bergerak 10 m/s pada ketinggian 6 m adalah

a. 60 kJ

b. 110 kJ

C. 120 kJ

d. 170 kJ

kesulitan pelajaran fisika ? yuk les fisika saja di zigma education.