Bentuk-bentuk Energi

Setiap saat manusia memerlukan energi yang sangat besar untuk menjalankan kegiatannya sehari-hari, baik untuk kegiatan jasmani maupun kegiatan rohani. Berpikir, bekerja, belajar, dan bernyanyi memerlukan energi yang besar. Kita membutuhkan berjuta-juta kalori setiap harinya untuk melakukan kegiatan dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu, disarankan setiap pagi sebelum berangkat sekolah, kamu harus makan terlebih dahulu. Dengan demikian, tubuhmu cukup energi untuk melakukan kegiatan di sekolah dan untuk menjaga kesehatanmu. Kemampuan untuk melakukan sesuatu itulah yang disebut energi. Sesuatu itu dikatakan sebagai kerja atau usaha. 

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha.

Satuan energi dalam Sistem Internasional (SI) adalah joule (J). Satuan energi dalam sistem yang lain adalah kalori, erg, dan kWh (kilo watt hours). Kesetaraan joule dengan kalor adalah sebagai berikut.

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

Bentuk-Bentuk Energi

1. Energi Kimia

Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam persenyawaan kimia. Makanan banyak mengandung energi kimia yang sangat bermanfaat bagi tubuh manusia. Energi pun terkandung dalam bahan minyak bumi yang sangat bermanfaat untuk bahan bakar. Baik energi kimia dalam makanan maupun energi kimia dalam minyak bumi berasal dari energi matahari. Energi cahaya matahari sangat diperlukan untuk proses fotosintesis pada tumbuhan sehingga mengandung energi kimia. Tumbuhan dimakan oleh manusia dan hewan sehingga mereka akan memiliki energi tersebut. Tumbuhan dan hewan yang mati milyaran tahun yang lalu menghasilkan minyak bumi. Energi kimia dalam minyak bumi sangat bermanfaat untuk menggerakkan kendaraan, alat-alat pabrik, ataupun kegiatan memasak.

2. Energi Listrik

Energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang paling banyak digunakan. Energi ini

dipindahkan dalam bentuk aliran muatan listrik melalui kawat logam konduktor yang disebut arus listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi yang lain seperti energi gerak, energi cahaya, energi panas, atau energi bunyi. Sebaliknya, energi listrik dapat berupa hasil perubahan energi yang lain, misalnya dari energi matahari, energi gerak, energi potensial air, energi kimia gas alam, dan energi uap.

3. Energi Panas

Sumber energi panas yang sangat besar berasal dari Matahari. Sinar matahari dengan panasnya yang tepat dapat membantu manusia dan makhluk hidup lainnya untuk hidup dan berkembang biak. Energi panas pun merupakan hasil perubahan energi yang lain, seperti dari energi listrik, energi gerak, dan energi kimia. Energi panas dimanfaatkan untuk membantu manusia melakukan usaha seperti menyetrika pakaian, memasak, dan mendidihkan air.

4. Energi Mekanik

Ketika buah mangga jatuh, dia bergerak ke bawah sampai mencapai tanah. Dari peristiwa tersebut terdapat dua buah jenis energi yang saling memengaruhi, yaitu energi yang diakibatkan oleh ketinggian dan energi karena benda bergerak. Energi akibat perbedaan ketinggian disebut energi potensial gravitasi, sedangkan energi gerak disebut energi kinetik (energi gerak). Energi mekanik merupakan penjumlahan dari energipotensial dan energi kinetik. Secara matematis persamaan energi mekanik dapat dituliskan sebagai berikut.

a. Energi Potensial

Buah kelapa yang bergantung di pohonnya menyimpan suatu energi yang disebut energi potensial. Energi potensial yang dimiliki buah kelapa diakibatkan oleh adanya gaya tarik bumi sehingga jatuhnya selalu menuju ke pusat Bumi. Energi potensial akibat gravitasi Bumi disebut energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi pun bisa diakibatkan oleh tarikan benda-benda lain seperti tarikan antarplanet. Adapun energi potensial yang dimiliki suatu benda akibat pegas atau karet yang kamu regangkan disebut energi potensial pegas. Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda yang berada pada ketinggian tertentu dari permukaan bumi. Energi potensial pegas muncul akibat adanya perbedaan kedudukan dari titik kesetimbangannya. Titik kesetimbangan adalah titik keadaan awal sebelum benda ditarik.

Energi potensial gravitasi sebanding dengan ketinggian (h) dan massa benda (m).

E_p∞ h dan E_p∞ m

Selain kedua besaran itu, energi potensial gravitasi dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (g) sehingga dapat dibuat persamaan energi potensial gravitasi sebagai berikut.

E_p = mgh 

Dengan :
E_p = energi potensial (J)

m = massa benda (kg)

g = konstanta gravitasi (m/s²)

h = ketinggian (m)

Contoh soal :
Sebuah buku bermassa 0,5 kg berada di atas rak lemari pada ketinggian 2 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², berapakah energi potensial yang dimiliki buku pada ketinggian tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui: m = 0,5 kg
h = 2 m
g = 10 m/s²
Ditanyakan: E_p
Jawab:
E_p = mgh
E_p = (0,5 kg)(2 m)(10 m/s²)
E_p = 10 joule
Jadi, energi potensial yang dimiliki buku tersebut sebesar 10 joule.

b. Energi Kinetik
Ketika kamu menaiki sepeda dengan laju yang besar, tibatiba dihadapanmu terdapat batu besar yang menghalangi jalan. Tanpa ragu-ragu, kamu akan segera mengerem sepedamu. Sesaat badanmu terhentak sampai akhirnya berhenti. Hentakan yang kamu rasakan pada saat mengerem sepedamu itu disebut energi kinetik. Jika kamu mengajak temanmu menaiki sepeda tersebut, tentu kamu akan labih keras lagi mengerem sepedamu. Oleh karena massa orang yang menaiki sepeda lebih besar dari sebelumnya, dapat diambil kesimpulan bahwa energi kinetik bergantung pada massa benda dan kecepatan benda tersebut. Secara matematis, energi kinetik suatu benda dapat ditulis sebagai berikut.

E_k = ½mv²

Dengan: E_k = energi kinetik (J)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)

Contoh soal :
Sebuah kelereng yang massanya 10 g mula-mula diam, kemudian bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Berapakah energi kinetik yang dimiliki kelereng yang sedang bergerak?
Penyelesaian:
Diketahui: m = 10 g = 0,01 kg
v = 5 m/s
Ditanyakan: Ek
Jawab:
E_k = ½mv²
    = ½(0,01kg)(5m/s)²
E_k  = 0,125 joule
Jadi, energi kinetik yang dimiliki kelereng sebesar 0,125 joule.

Hukum Kekekalan Energi

Coba kamu lemparkan sebuah bola vertikal ke atas dan amati sampai jatuh lagi ke lantai, Ketika bola bergerak ke atas, kecepatan bola semakin lama semakin melambat dan ketinggian bola semakin besar. Pada ketinggian tertentu, bola berhenti sesaat dan kembali lagi ke bawah dengan kecepatan yang semakin besar. Peristiwa tersebut menunjukkan bahwa energi gerak semakin lama semakin kecil sampai menjadi nol ketika berhenti sesaat pada ketinggian tertentu. Ke manakah energi gerak tersebut? 

Energi gerak (E_k) tersebut ternyata berubah menjadi energi potensial gravitasi (E_p) sampai akhirnya mencapai maksimum. Begitu pula sebaliknya, energi potensial gravitasi semakin kecil ketika bola tersebut bergerak ke bawah. Adapun energi geraknya semakin besar dan mencapai maksimum ketika sampai di lantai, tetapi energi potensial gravitasinyamenjadi nol ketika sampai di lantai. Setelah diam di lantai, semua energi mekanik benda habis.

Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa energi bersifat kekal. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi. Telah kamu ketahui bahwa energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi potensial dan energi kinetik. 

E_m=Ep + E_k 

E_m=mgh+½mv²  

Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Label :IPA