1. PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari sering kali kita mengatakan bahwa kita melakukan usaha atau juga kita mengeluarkan energi. Tetapi apakah itu Energi, apakah sebenarnya Usaha. Setiap kerja yang kita lakukan pasti memerlukan usaha dan memerlukan energi. Sehingga energi diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Dalam rumusan matematis, usaha merupakan hasil kali gaya dan perpindahannya atau W=Fs. Sedangkan Energi tidak dapat langsung disusun rumusan matematisnya, karena energi dibagi beberapa macam, misalnya energi kinetik adalah hasil kali massa benda dan kuadrat kecepatannya, atau Ek=1/2mv2.
Menurut Osa Pauliza dalam bukunya Fisika Kelompok Teknologi energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Dan energi terbagi menjadi energi kinetik dan energi potensial. Dan menurut Dian Surdijhani, dkk tentang usaha, dalam bukunya Be Smart Ilmu Pengetahuan Alam, besarnya usaha sama dengan hasil kali gaya dengan perpindahannya atau dalam rumus matematis adalah W=F.s.
Dari uraian di atas dapat dirumuskan beberapa permasalahan, antara lain: (1) Bagaimana konsep dasar usaha dan energi, (2) Apa saja macam-macam energi, (3) Bagaimana energi dan sumber-sumbernya?.
Dari rumusan masalah diatas dapat dijabarkan beberapa tujuan penulisan makalah ini yaitu (1) mengetahui konsep dasar usaha dan energi, (2) mengetahui macam-macam energi, (3) Mengetahui energi dan sumber - sumbernya.
Perbedaan makalah Usaha dan Energi dengan karya terdahulu adalah makalah ini membahas lebih banyak macam-macam energi ditinjau dari beberapa aspek pengelompokan, berbeda dengan buku Fisika Kelompok Teknologi karya Osa Pauliza yang hanya membahas dua macam energi yaitu energi potensial dan energi kinetik saja.
2. KONSEP DASAR USAHA DAN ENERGI
Usaha
Dalam kehidupan sehari-hari usaha dapat disebut juga kerja, yang definisinya adalah pekerjaan yang memerlukan kekuatan otot. Namun dalam pengertian fisika, kata usaha memiliki arti yang sempit. Dikatakan melakukan usaha apabila ada gaya yang bekerja pada suatu benda, sehingga benda tersebut mengalami perubahan posisi. Contohnya ketika kita menendang bola yang diam sejauh x meter, maka kita dikatakan telah melakukan usaha. Tetapi berbeda ketika kita mendorong tembok, maka kita tidak dikatakan melakukan usaha meskipun kita telah mendorong tembok tersebut dengan sekuat tenaga, karena gaya yang kita lakukan, tidak menyebabkan perpindahan posisi pada tembok tersebut.
Secara garis besar, syarat adanya usaha adalah adanya gaya yang bekerja dan ada perpindahan yang menyertainya. Apabila dua komponen, yaitu gaya F dan perpindahan x tersebut memiliki arah yang sama maka usaha yang dilakukan disebut positif, sedangkan apabila gaya berlawanan arah dengan perpindahannya, maka usaha tersebut bernilai negatif. Dan jika gaya tegak lurus terhadap arah perpindahan, usaha dikatakan sama dengan nol.
Jadi apabila sebuah benda diangkat, usaha gaya angkat adalah positif, bila sebuah pegas diregangkan, usaha gaya regang adalah positif, bila gas dimampatkan di dalam silinder, usaha gaya yang dimampatkan itu juga positif. Sebaliknya, usaha gaya gravitasi pada benda yang terangkat adalah negatif karena gaya gravitasi (arah ke bawah) berlawanan dengan arah perpindahan (arah ke atas). Apabila suatu benda meluncur di atas permukaan yang diam, usaha gaya gesekan yang dilakukan pada benda itu adalah negatif, karena gaya ini selalu berlawanan dengan arah perpindahan benda. Terhadap permukaan yang yang diam itu, gaya gesekan tidak melakukan usaha, karena permukaan ini tidak bergerak, begitupun kalau kita sampai habis tenaga memegang sebuah benda berat dengan lengan terentang tanpa bergerak, dikatakan tidak ada usaha dalam arti teknik karena tiadanya gerak itu. Bahkan jika kita berjalan di atas lantai yang mendatar selagi benda itu dipegang, tidak ada usaha, karena gaya (vertikal) yang menahannya tidak mempunyai komponen dalam arah gerak (horisontal). Demikian pula, usaha gaya normal yang dikerjakan terhadap sebuah benda oleh suatu permukaan tempat benda itu bergerak, adalah nol, sama seperti usaha gaya sentripetal yang bekerja terhadap sebuah benda yang bergerak melingkar. (FISIKA untuk Universitas, Sears dan Zemansky)
Selain itu Usaha juga diartikan sebagai hasil kali komponen gaya F dalam arah perpindahan dengan perpindahannyax.
Usaha sebesar W adalah suatu gaya Fyang menyebabakan perpindahan sejauh .
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 x adalaah a, maka besaranya usaha dapat dituliskan sebagai:
W = (F cos a)
W = F cos a
F
F cos a
W = usaha ; F = gaya ; = perpindahan , a = sudut antara gaya dan perpindahan
SATUAN
| BESARAN | SATUAN MKS | SATUAN CGS |
| Usaha (W) | Joule | Erg |
| Gaya (F) | Newton | Dyne |
| Perpindahan ( ) | Meter | Cm |
1 joule = 107 erg
Rumusan di atas merupakan usaha dengan satu gaya saja, tetapi ketika ada beberapa gaya yang bekerja pada suatu benda, maka usaha total yang dilakukan terhadap benda tersebut sebesar:
Jumlah usaha yang dilakukan tiap gaya, atau Usaha yang dilakukan oleh gaya resultan.
Rumus untuk usaha suatu gaya dapat dituliskan dalam beberapa cara. Kalau αadalah sudut antara vektor gaya F dan vektor perpindahan x yang sangat kecil, komponen Fpada sumbu x atau Fx sama dengan F cos α, dengan demikian
W = = = (F cos α) x
Energi
Dalam percakapan sehari-hari, seringkali kita menggunakan kata “energi” dalam definisi yang luas. Contoh yang nyata adalah ketika seseorang berlari dengan kencang, maka kita menyebutnya orang tersebut telah mengeluarkan energi yang besar.
Dalam fisika, Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Untuk bekerja kita memerlukan makanan, sedangkan mesin agar dapat bekerja juga memerlukan bahan bakar. Makanan dan bahan bakar inilah yang disebut sebagai sumber energi. Energi adalah usaha yang masih tersimpan. Oleh karena itu, satuan energi sama dengan satuan usaha dan energy (Joule) juga sama-sama merupakan besaran skalar.
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan yang terjadi hanyalah transformasi/perubahan suatu bentuk energi ke bentuk lainnya, misalnya dari energi mekanik diubah menjadi energi listrik pada air terjun.
Energi memiliki beberapa bentuk atau macam energi. Ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk seperti berikut :
1. Energi potensial
2. Energi kineti
3. Energi kimia,
4. Energi kalor
5. Energi listrik
6. Energi bunyi
7. Energi nuklir
8. Energi radiasi
Energi memiliki satuan yang sama dengan usaha, yaitu Joule. Secara matematis, energi tidak memiliki rumusan secara umum, tetapi memiliki rumusan yang spesifik. Seperti contohnya Energi Potensial yang dimiliki oleh benda yang bergerak pada suatu ketinggian tertentu memiliki rumusan Ep = m.g.h. Berbeda dengan energi yang dimiliki oleh benda yang memilki kecepatan, yaitu Energi kinetik. Secara matematis Energi Kinetik dapat dirumuskan Ek = ½ m.v2.
Hubungan Usaha dan Energi Kinetik
Ketika suatu benda menerima gaya F yang mampu memindahkan benda tersebut, dari posisi A menjadi posisi B, maka gaya tersebut juga mampu menimbulkan perubahan kecepatan atau menimbulkan percepetan terhadap benda tersebut, dari kecepatan Va menjadi kecepatan Vb.
| Va |
| A |
| B |
| |
| F |
| Vb |
x
Kecepatan yang berubah adanya gaya ini dapat disimpulkan bahwa usaha yang dilakukan oleh benda yang mengalami suatu gaya akan menimbulkan adanya perubahan pada energi kinetik suatu benda, karena besarnya energi kinetik selalu dipengaruhi oleh adanya kecepatan benda tersebut.
Jadi usaha menimbulkan perubahan Energi Kinetik. Secara matematis dapat dirumuskan:
WAB = Δ Ek
WAB = EkB – EkA
WAB = ½ m vB2 – ½ m vA2
WAB = ½ m ( vB2 – vA2 )
( Supriyono, SPd, dkk. Buku Pintar Fisika untuk SMA / MA hal 143)
Hubungan Usaha dengan Energi Potensial
Usaha yang dilakukan oleh gaya angkat konstan F sama dengan perubahan energi potensial (ΔEp) yang dialami benda itu. Perubahan energi potensial adalah selisih antara energi potensial akhir (Ep2= m g h2) dan energi potensial mula-mula (Ep1 = m g h1).
W = ΔEp
W = Ep2 – Ep1
W = mg (h2 – h1)
( Kanginan, Marthen. Seribu Pena Fisika SMU Kelas 1 hal 124)
3. MACAM-MACAM ENERGI
Dalam pembahasan energi, pasti juga akan membahas macam-macam energi, karena ada banyak bentuk atau macam energi. Ditinjau dari sumbernya, energi dapat dibagi menjadi 2 yaitu,
1. renewable energi
Renewable energi adalah sumber energi yang dapat diperbarui/dapat dihasilkan kembali dalam jangka waktu yang relatif tidak lama. contoh: air, angin, sinar matahari,dll.
Sebagai contoh air, air merupakan sumber energi yang tidak terbatas ketersediaannya,ini dikarenakan air mengalami siklus jadi jumlah air yang ada di bumi ini tetap.
2.non renewable energi
Sedangkan non renewable energi adalah sumber energi yang tidak dapat diperbaharui/membutuhkan waktu relatif yang sangat lama untuk dihasilkan kembali,contoh:minyak bumi,batu bara,gas bumi,dll.
Misalnya saja minyak bumi yang merupakan timbunan dari fosil yang telah terpendam jutaan tahun yang lalu dan melalui proses alam sehinnga menghasilkan minyak bumi sehingga ketersediannya terbatas,karena proses perbaharuinya membutuhkan waktu yang sangat lama.
Energi merupakan besaran yang kekal, artinya enegi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lainmisalnya dari energi mekanik diubah menjadi energi listrik pada air terjun.
Sedangkan ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk seperti berikut : Energi potensial, Energi kinetik, Energi kimia, Energi kalor, Energi listrik, Energi bunyi, Energi nuklir, Energi radiasi, dll.
1. Energi Potensial
Energi potensialadalah energi yang ditimbulkan oleh posisi relatif atau konfigurasi objek pada suatu sistem fisik. Bentuk energi ini memiliki potensi untuk mengubah keadaan objek-objek lain di sekitarnya, contohnya, konfigurasi atau gerakannya. Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa suatu batu ke atas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan mendapat energi potensial gravitasi. Jika kita meregangkan suatu karet gelang, kita dapat mengatakan bahwa karet gelang tersebu mendapatkan energi potensial elastik.
Banyak sekali contoh energi potensial dalam kehidupan kita. Karet ketapel yang kita regangkan memiliki energi potensial. Karet ketapel dapat melontarkan batu karena adanya energi potensial pada karet yang diregangkan. (http://basicsphysics.blogspot.com/2008/12/energi-potensial.html)
ENERGI POTENSIAL GRAVITASI
Contoh yang paling umum dari energi potensial adalah energi potensial gravitasi. Buah mangga yang lezat dan ranum memiliki energi potensial gravitasi ketika sedang menggelayut pada tangkainya. Demikian juga ketika anda berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah (misalnya di atap rumah atau di dalam pesawat) (http://basicsphysics.blogspot.com/2008/12/energi-potensial.html)
Energi potensial gravitasi dimiliki benda karena posisi relatifnya terhadap bumi. Setiap benda yang memiliki energi potensial gravitasi dapat melakukan kerja apabila benda tersebut bergerak menuju permukaan bumi (misalnya buah mangga jatuh dari pohon). Untuk memudahkan pemahamanmu, lakukan percobaan sederhana berikut ini. Pancangkan sebuah paku di tanah. Angkatlah sebuah batu yang ukurannya agak besar dan jatuhkan batu tegak lurus pada paku tersebut. Amati bahwa paku tersebut terpancang semakin dalam akibat usaha alias kerja yang dilakukan oleh batu yang anda jatuhkan.
Sebuah benda yang berada pada ketinggian tertentu terhadap suatu bidang acuan tertentu memiliki energi potensial. Energi ini, sesuai dengan penyebanya, disebut energi potensial gravitasi. Artinya, energi ini potensial untuk melakukan usaha dengan cara mengubah ketinggiannya. Semakin tinggi kedudukan suatu benda dari bidang acuan, semakin besar energi potensial gravitsi yang dimilikinya. Atau bisa dikatakan energi potensial grafitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh tempatnya (kedudukannya).
Energi potensial ini juga disebut energi diam, karena benda yang diam-pun dapat memiliki tenaga potensial.
Sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini :
| m |
g
h
Jika tiba-tiba tali penggantungnya putus, benda akan jatuh.
Maka benda melakukan usaha, karena adanya gaya berat (w) yang menempuh jarak h.
Besarnya Energi potensial benda sama dengan usaha yang sanggup dilakukan gaya beratnya selama jatuh menempuh jarak h.
Ep = w . h = m . g . h
Ep = Energi potensial , w = berat benda , m = massa benda ; g = percepatan grafitasi ; h = tinggi benda
SATUAN
| BESARAN | SATUAN MKS | SATUAN CGS |
| Energi Potensial (Ep) | Joule | Erg |
| Berat benda (w) | Newton | Dyne |
| Massa benda (m) | Kg | Gr |
| Percepatan grafitasi (g) | m/det2 | cm/det2 |
| Tinggi benda (h) | M | Cm |
Energi potensial grafitasi tergantung dari :
· percepatan grafitasi bumi
· kedudukan benda
· massa benda
ENERGI POTENSIAL PEGAS.
Ketika kita merentangkan sebuah pegas, misanya yang digunakan untuk melatih ototlengan, kita harus melakukan suatu kerja dengan mengerahkan suatu usaha. Pada bagianterdahulu kita pelajari bahwa usaha sama dengan luas daerah dibawah grafik gaya (F) versusperpindahan (x). Kita akan menghitung besar usaha yang dilakukan pada pegas denganmenghitung luas daerah yang diarsir, yaitu
W = x tinggi x alas
= F x
Dengan demikian, besarnya usaha yang dilakukan untuk menarik pegas sejauh x dengan gayasebesar F adalah
W = F x
Sesuai dengan hukum Hooke, F = k x, persamaan untuk menghitung usaha diatas daapatdilakukan sebagai
W = k x2
Seluruh usaha yang dilakukan oleh beban (atau oleh tangan kita) ini akhirnya
disimpan menjadi energi potensial elastik pegas, karena dalam peristiwa ini tidak terjadi perubahan energi kinetika pegas. Dengan demikian, sebuah pegas yang memiliki konstanta gaya k dan terentang sejauh x dari keadaan setimbanganya memiliki energi potensial elastik sebesar EP.
EP = k x2
2. Energi Kinetik
Dari hukum I Newton, disebutkan bahwa benda memiliki sifat inersia kelembaman atau kemalasan. Besar kecilnya inersia benda ini diukur dalam besaran massa. Jika kita melakukan usaha pada benda untuk melawan gaya gravitasi, ketinggian benda berubah (energi potensial gravitasi berubah). Ketika kita melawan gaya gesekan, suhu benda berubah (perubahan energi panas). Jadi selalu ada yang berubah ketika kita melakukan usaha. Untuk perubahan yang pertama, yaitu usaha menyebabkan kelajuan benda berubah, kita mengatakan telah terjadi perebahan energi gerak benda. ini disebut sebagai energi kinetik benda. ketika sebuah benda bergerak, pada dasarnya telah terjadi perubahan keadaan, yaitu dari keadaan diam ke keadaan bergerak. Dengan demikian, dengan energi potensial gravitasi, kita anggap energi kinetik banda yang diam sebagai acuan untuk mengukur besar energi kinetik benda yang bergerak dengan kelajuan v. karena sebagai acuan, maka kita tentukan bahwa besar energi kinetik benda yang diam sama dengan nol. Bagaiman besar kecilnya energi kinetik benda ini? Pertama, akan kita amati pengaruh massa benda terhadap besar kecilnya energi kinetik benda. Jatuhkan sebuah benda bermassa m1 (misalnya sebuah bola yang terbuat dari besi) dari ketinggian tertentu pada tanah yang lembek, yang memungkinkan benda benda tersebut menimbulkan bekas pada tempat jatuhnya. kemudian, ulangi lagi percobaan ini dengan benda lain bermassa m1 (misalnya bola dari pelastik). Kita mengetahui bahwa kedua benda akan jatuh ke tanah dalam waktu yang sama, yang berarti kelajuan kedua benda adalah sama di setiap titik dalam lintasannya. Ternyata, bekas ditanah yang ditimbulkan oleh kedua benda berbeda. Benda yang massanya besar membuat bekas yang lebih besar dan dalam, sedangkan benda yang massanya lebih kecil hanya menimbulkan sedikit bekas pada tanah. Ini menunjukan bahwa benda yang massanya besar melakuakan usaha yang lebih besar, sedangkan benda yang massanya lebih ringan melakukan usaha yang lebih kecil pula. Artinya, ketika tepat sebelum menyentuh tanah, benda yang massanya besar memiliki energi kinetik yang lebih besar dibandingkan benda yang massanya lebih ringan. kesimpulannya, semakin besar massanya, semakin besar pula energi kinetiknya. kesimpulan ini hanya berlaku untuk dua benda yang memiliki kelajuan yang sama.
Energi kinetik suatu benda besarnya berbanding lurus dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya.
Ek = ½ m v2
Ek = Energi kinetik ; m = massa benda ; v = kecepatan benda
SATUAN
| BESARAN | SATUAN MKS | SATUAN CGS |
| Energi kinetik (Ek) | Joule | Erg |
| Massa (m) | Kg | Gr |
| Kecepatan (v) | m/det | cm/det |
Dalam perhitungan energi kinetik suatu benda, satuan-satuan untuk m dan v harus konsisten. Dalam sistem mks, m harus dalam kilogram dan v dalam meter per sekon. Dalam sistem cgs, m harus dinyatakan dalam gram dan v dalam sentimeter per sekon. Dalam sistem inggris, m harus dalam slug, dan v dalam feet per sekon. Satuan energi kinetik yang bersangkutan adalah 1 kg m2 s-2, 1 g cm2 s-2, dan 1 slugft2 s-2. Akan tetapi, satuan energi kinetik dalam setiap sistem sama dengan satuan usaha dalam sistem yang bersangkutan, dan energi kinetik biasanya dinyatakan dalam joule, erg, atau foot-pound. Yaitu
1 kg m2 s-2 = 1N m-1 s2 = 1 Nm = 1 J
Begitu pula,
1 g cm2 s-2 = 1 erg, 1 slug ft2 s-2 = 1 ft lb
Usaha = perubahan energi kinetik.
W = DEk = Ek2 – Ek1
3. Energi Kimia
Energi kimia adalah energi yang dilepaskan selama reaksi kimia. Contoh sumber energi kimia adalah bahan makanan yang kita makan. Bahan makanan yang kita makan mengandung unsur kimia. Dalam tubuh kita, unsur kimia yang terkandung dalam makanan mengalami reaksi kimia. Selama proses reaksi kimia, unsur-unsur yang bereaksi melepaskan sejumlah energi kimia. Energi kimia yang dilepaskan berguna bagi tubuh kita untuk membantu kerja organ-organ tubuh, menjaga suhu tubuh, dan untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Contoh energi kimia lainnya adalah pada peristiwa menyalanya kembang api. Energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar jenis ini sangat besar sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan mobil, pesawat terbang, dan kereta api.
4. Energi Listrik
Lampu senter yang kita gunakan dapat menyala karena ada energi listrik yang mengalir pada lampu. Energi listrik terjadi karena adanya muatan listrik yang bergerak. Muatan listrik yang bergerak akan menimbulkan arus listrik. Energi listrik banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya sebagai penerangan. Energi listrik juga dapat digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin. Energi listrik yang biasa kita gunakan dalam rumah tangga berasal dari pembangkit listrik. Pembangkit listrik tersebut menggunakan berbagai sumber energi, seperti air terjun, reaktor nuklir, angin, atau matahari. Energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik sangat besar. Untuk menghasilkan sumber energi listrik yang lebih kecil, kita dapat menggunakan aki, baterai, dan generator.
5. Energi Bunyi
Bunyi dihasilkan dari benda yang bergetar. Ketika kita mendengar bunyi guntur yang sangat keras, terkadang kaca jendela rumah kita akan ikut bergetar. Hal ini disebabkan bunyi sebagai salah satu bentuk energi merambatkan energinya melalui udara. Sebenarnya ketika terjadi guntur, energi yang dimiliki guntur tidak hanya mengenai kaca rumah tetapi mengenai seluruh bagian rumah. Akan tetapi, energi yang dimiliki Guntur tidak cukup besar untuk menggetarkan bagian rumah yang lainnya.
6. Energi Kalor / Panas
Masih ingatkah kamu apa yang dimaksud dengan kalor? Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang dapat mengakibatkan perubahan suhu maupun perubahan wujud zat. Energi kalor biasanya merupakan hasil sampingan dari perubahan bentuk energi lainnya. Energi kalor dapat diperoleh dari energi kimia, misalnya pembakaran bahan bakar. Energi kalor juga dapat dihasilkan dari energi kinetik benda-benda yang bergesekan. Sebagai contoh, ketika kamu menggosok-gosokkan telapak tanganmu maka kamu akan merasakan panas pada telapak tanganmu.
7. Energi Cahaya
Matahari merupakan salah satu sumber energi cahaya. Energi cahaya dapat diperoleh dari benda-benda yang dapat memancarkan cahaya, misalnya api dan lampu. Energi cahaya biasanya disertai bentuk energi lain seperti energi kalor (panas). Bahkan dengan menggunakan sel surya, energi yang dipancarkan oleh matahari dapat diubah menjadi energi listrik.
8. Energi Pegas
Semua benda yang elastis atau lentur memiliki energi pegas. Contoh benda elastic antara lain pegas, per, busur panah, trampolin, dan ketapel. Jika kamu menekan, menggulung, atau meregangkan sebuah benda elastis, setelah kamu melepaskan gaya yang kamu berikan maka benda tersebut akan kembali ke bentuk semula. Ketika benda tersebut kamu beri gaya maka benda memiliki energi potensial. Ketika gaya kamu lepaskan, energi potensial pada benda berubah menjadi energi kinetik.
9. Energi Nuklir
Energi nuklir merupakan energi yang dihasilkan selama reaksi nuklir. Reaksi nuklir terjadi pada inti atom yang pecah atau bergabung menjadi inti atom yang lain dan partikel-partikel lain dengan melepaskan energi kalor. Reaksi nuklir terjadi di matahari, reaktor nuklir, dan bom nuklir. Energi yang ditimbulkan dalam reaksi nuklir sangat besar, oleh karena itu energi nuklir dapat digunakan sebagai pembangkit listrik.
10. Energi Mekanik
Kaki kita akan terasa sakit saat kejatuhan buah mangga dari atas pohon disebabkan buah mangga yang berada di atas pohon memiliki energi. Buah mangga yang jatuh dari pohonnya memiliki energi mekanik. Pada saat buah mangga masih berada di pohon, energi mekaniknya sama dengan energi potensialnya. Ketika buah mangga tersebut jatuh sampai di tanah, energi mekaniknya sama dengan energi kinetiknya. Besarnya energi mekanik merupakan penjumlahan antara besarnya energi kinetik dengan energi potensial. (http://deateytomawin.wordpress.com/2010/08/02/bentuk-bentuk-energi/)
4. ENERGI DAN SUMBER-SUMBERNYA
Energi hanya dapat ditranformasikan dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain. Energi memiliki berbagai sumber energi. Sumber energi yang dapat diperbarui serta energi yang tak dapat diperbarui.
Energi merupakan sebuah kebutuhan pokok bagi manusia, hewan, tumbuhan serta alam kita. Tetapi dari hari dimana jumlah penduduk semakin meningkat, dan semakin meningkatnya teknologi, jumlah kebutuhan energi pun juga semakin meningkat. Usaha kita agar persediaan energi tetap terpenuhi apalagi energi yang tidak dapat diperbarui tetap terpenuhi kita sebagai pengguna harus tetap melestarikannya dengan menggunakan energi dengan sehemat mungkin, dan juga dengan menggunakan energi alternatif yang efisien. Sehingga generasi berikutnya dapat merasakan energi yang ada di bumi ini sebagai pemenuhan kebutuhan energinya di masa depan.
Sumber-sumber energi antara lain:
Energi Bahan Bakar Fosil
Yang termasuk bahan bakar fosil adalah batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Sumber energi ini termasuk pada sumber energi yang tidak dapat diperbarui. Batu barayang pada sekitar tahun 1910 merupakan 75% sumber energi utama yang digunakan seluruhnegara, saat ini sudah bukan sunber utama lagi. Hal ini disebabkan batu bara adalah bahan bakaryang kotor, yang ketika dibakar yang mengahasilkan gas beracun yang dapat mencemariatmosfer Bumi. Rata-rata, 1 kilo-gram batu bara bisa menghasilkan energi sebesar 2 kWh.Sedangkan minyak bumi merupakan bahan bakar yang lebih baik dari batu bara, yaitu lebih murahuntuk menambangnya, dan lebih murah dalam hal pengangkutannya dari lokasi penambanganke lokasi pengolahan. Dari segi polusi, minyak bumi lebih sedikit menimbulkan polusi dari padayang dilakuakn batu bara. Sampai saat ini, minyak bumi masih termasuk sumber energi utamakita. Tabel berikut menunjukan persediaan bahan bakar fosil di seluruh dunia.
Tabel: Persedian bahan bakar fosil dunia
| Bahan bakar fosil | Persediaan | Kandungan energi |
| Batu bara | 7,6 x 1012 ton3 | 5,5 x 1015 kWh |
| Minyak bumi | 2,0 x 1012 barrel | 3,25 x 1015 kWh |
| Terpentin | 0,3 x 1012 barrel | 0,51 x 1015 kWh |
| Minyak serpih | 0,2 x 1012 barrel | 0,32 x 1015 kWh |
| Gas alam | 1480 x 1012 m3 | 2,94 x 1015 kWh |
Kira-kira 20% kebutuhan energi kita adalah energi yang diproleh dari energi air, yangdalam hal ini adalah energi listrik yang dibangkitkan oleh stasiun pembangkit energihidrolistrik, stasiun pembangkit energu pasang surut, dan stasiun gelombang air laut.Prinsip kerja stasiun pembangkit energi hidrolistrik adalah menampung sejumlah besarair dalam suatu waduk atau bendungan, lalu mengalirkannya dengan kelajuan tetap ke sebuahturbin yang pada akhirnya akan memutar generator. Generator inilah yang akan menghasilkanlistrik. Contoh embangkit listrik hidrolistrik ini adalah PLTA Jatiluhur, PLTA Cirata dan PLTASaguling.Stasiun pembangkit energi pasang surut memiliki prinsip yang sama dengan stasiunpembangkit energi hidrolistrik, tetapi dengan memanfaatkan pasang surut air laut alih-alih menampung air dalam suatu bendungan. Dengan demikian stasiun pembangkit energi pasang surut berada di laut. Pada stasiun pembangkit energi gelombang air laut, terjadi perubahan bentuk energi dari energi kinetik gelombang air laut menjadi energi listrik. Pada pelajaran di kelas VIII SMP bahwa gelombang merambat membawa energi. Energi kinetik gelombang air laut ini digunakan untuk memutar turbin, sehingga generator yang dikopel dengan turbin akan turut berputar dan menghasilkan listrik.
Energi Cahaya Matahari
Cahaya Matahari merupakan sumber energi yang paling besar dan paling melimpah. Tanpa cahaya Matahari, kehidupan di muka bumi ini tidak akan bisa berkembang. tanpa kita minta atau kita usahakan, cahaya Matahari akan selalu memberikan energinya pada kita, misalnya memanaskan Bumi dan bangunan-bangunan diatasnya. Tanpa sinar Matahari, proses fotosintesis pada tumbuhan tidak akan berlangsung. jadi, dengan sendirinya Matahari telah mensuplai kebutuhan energi manusia dalam jumlah yang sangat besar. Bagaimana kita bisa menangkap energi cahaya Matahari ini dan menggunakannya sebagai sumber energi yang bisa kita atur kekuatannya ? Karena Matahari hanya bersinar pada siang hari, maka pada malam hari Matahari praktis tidak memberikan energinya. Salah satu alat yang dipakai untuk menangkap energi cahaya Matahari adalah panel surya. Panel surya adalah sebagai pemanas air. Dengan demikian, panel surya tidak menghasilkan listrik. Tentu kita sering melihat diatas sebuah rumah atau diatas sebuah hotel terdapat panel surya ini. Alat penagkap energi cahaya Matahari yang bisa menghasilkan listrik adalah sel surya, yang memanfaatkan konsep efek foto listrik. sayangnya, sampai saat ini efesiensi dari sel surya ini masih rendah, yaitu masih dibawah 20%. Namun demikian, sel surya merupakan sesuatu yang sangat menjanjikan sebagai pembangkit energi listrik masa depan.
Energi Angin
Energi angin telah dimanfaatkan oleh bangsa-bangsa di kawasan Timur Tengah sejak 2000 tahun sebelum masehi. Tiga ratus tahun kemudian, barulah energi angin ini dimanfaatkan secara luas di Benua Eropa. Energi angin dimanfaatkan untuk memutar kincir angin, yang pada akhirnya bisa digunakan untuk memutar turbin sehingga bisa mengahasilkan listrik melalui generator. Pembangkit listrik yang menggunakan kincir yang berdiameter 60 m biasa menghasilkan daya listrik sekitar 3 MW bila rata-rata kelajuan angin 20m/s. Walaupun tampaknya pembangkit energi angin ini cukup sederhana, namun ia bisa menghasilkan daya keluaran dengan efesiensi sampai 60%. Bandingkan dengan efesiensi sel surya hanya 20%.
Energi Nuklir
Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan dari reaksi fisi (pembelahan) ataupun reaksi fusi (pembelahan) inti-inti atom. Pada dasarnya, energi nuklir ini merupakan hasil reaksi berantai yang bisa dikendalikan, dengan uranium dan plutonium sebagai bahan utamanya. Walaupun energi yang dihasilkan sangat besar, energi nuklir ini masih menjadi perdebatan menyangkut faktor keamananny. Energi nuklir dibangkitkan dalam suatu reaktor nuklir, yang bila sedikit saja reaktor itu mengalami kebocoran, akibatnyanya akan sangat mengerikan bagi penduduk di sekitar reaktor nuklir tersebut. peristiwa semacam ini pernah terjadi di reaktor nuklir Chernobyl di Rusia (dulu Uni Soviet) dan reaktor nuklir Bhopal (India). Bila 1 kg uranium di reaksikan dalam sebuah reaktor nuklir, maka bisa sangat menakjubkan. Bandingkan dengan nilai kalorik dari 1 kg batu bara yang bisa mengahasilkan energi sebanyak 29 MJ saja. berarti, 1 kg uranium bisa mengahasilkan lebih dari sejuta yang dihasilkan oleh 1 kg batu bara.
Energi Geotermal
Energi Geotermal merupakan energi yang berasal panas bumi. Sebuah grotermal atau panas bumi dihasilkan dari uap air panas yang keluar (dipompa keluar) dari dalam Bumi. Sebenarnya, energi geotermal juga bisa dihasilkan dari batuan-batuan yang membara di dalam Bumi. Prinsip sebuah pembangkit energi geotermal yaitu dua buah saluran dibuat dengan pengeboran di dalam batuan Bumi. Air dingin dipompakan ke bawah melalui salah satu saluran ini, sedangkan air yang panas dipompa ke atas. Daya yang dihasilkan dari stasiun pembangkit energi geotermal ini sekitar 5 MW. Contoh pembangkit listrik ini terdapat di Kamojang dan Kawasan Dieng. (http://atophysics.wordpress.com).
Sumber energi skala kecil
Ada banyak sumber energi skala kecil yang umumnya tidak dapat ditingkatkan untuk ukuran industri. Daftar pendek:
- PIEZO listrik kristal menghasilkan tegangan kecil setiap kali mereka mekanis cacat. Getaran dari mesin dapat merangsang listrik PIEZO kristal, seperti dapat tumit sepatu
- Beberapa watches sudah didukung oleh kinetika, dalam hal ini gerakan lengan
- Elektrokenetika menghasilkan listrik dari energi kinetik air yang dipompa melalui saluran kecil
- Khusus antena dapat mengumpulkan energi dari gelombang radio liar atau bahkan secara teori cahaya ( EM radiasi).
(http://id.wikipedia.org/wiki/sumber_energi_skala_kecil)
Dewasa ini telah kita ketahui bahwa persediaan energi yang tidak dapat terbarui semakin menipis. Sedangkan kebutuhan sumber-sumber energi ini bagi kehidupan semakin meningkat seiring bertambahnya penduduk dan bertambah canggihnya teknologi. Untuk enghindari adanya krisis energi di masa depan, kita harus menggunakan energi sesuai penggunaan saja, dengan sehemat mungkin. Cara ini sampai sekarang belum terealisasi dengan efektif guna mengurangi krisis energi ini. Cara lain yang dapat kita lakukan adalah mengganti sumber energi yang tidak dapat diperbarui dengan energi yang dapat diperbarui. Misalnya saja energi matahari yang jumlahnya berlimpah bagi bumi sepanjang hari. Energi matahari ini dapat ditranformasikan menjadi energi kalor, energi listrik dll. Energi matshari ini akan lebih efektif dibandingkan energi dari bahan bakar fosil, selain jumlahnya lebih melimpah, energi matahari juga lebih ramah lingkungan. Seharusnya Indonesia berusaha mendalami teknologi energi matahari ini kemudian mengimplikasikan di PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) di Indonesia dengan lebih maju lagi. Agar penggunaan energi tetap terpenuhi di masa depan nantinya.
Selain energi matahari, Indonesia memeliki potensi yang baik pada sumber energi nuklir. Di Indonesia berlimpah bahan mineral radioaktif terutama Uranium sebagai bahan bakar energi nuklir. Saat ini bahan bakar minyak bumi masih menjadi bahan bakar utama, namun apabila energi nuklir ini dapat dikembangkan di Indonesia seperti di Jepang dan negara lain, pasti kebutuhan bahan bakar akan terpenuhi dengan bahan bakar alternatif energi nuklir ini.
5. PENUTUP
Dari penjelasan yang telah dipaparkan diatas dapat disimpulkan bahwa (1) Benda dikatakan melakukan usaha apabila benda tersebut mendapatkan gaya dan mengalami perpindahan posisi.Secara matematis usaha adalah hasi kali gaya dan perpindahan, yaitu W = F.s. Sedangkanenergi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.Usaha maupun Energi memiliki satuan yang sama yaitu Joule, karena energi dapat juga diartikan sebagai usaha yang masih tersimpan. (2) Energi bukan besaran yang kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Tetapi energi hanya berubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Contohnya saja dari energi gerak pada kincir angin menjadi energi listrik dan sebagainya.Dan ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk seperti berikut : Energi potensial, Energi kinetik, Energi kimia, Energi kalor, Energi listrik, Energi bunyi, Energi nuklir, Energi radiasi. (3) Energi memiliki banyak sumber, sumber yang dapat diperbarui dan energi yang tidak dapat diperbarui atau untuk memperbarui membutuhkan waktu yang cukup lama. Contoh sumber energi yang dapat diperbarui misalnya air, matahari, dll. Sedangkan contoh sumber energi yang tidak dapat diperbarui antara lain minyak bumi, batu bara dll. Hampir setiap aktivitas kita membutuhkan energi, maka dari itu kita harus menggunakan energi dengan bijaksana dengan pemanfaatan energi yang efisien dan hemat agar persediaan energi khususnya energi yang tidak dapat diperbarui tetap lestari hingga generasi berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Halliday-Resnick. 1991. Fisika Jilid 1 (terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga.
http://id.wikipedia.org/wiki/sumber_energi_skala_kecil
Kanginan, Marthen. 1997. Seribu Pene Fisika SMU Kelas 1. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Pauliza, Osa. Fisika Kelompok Teknologi.
Sears dan Zemansky. FISIKA untuk Universitas (terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga.
Supriyono, SPd., dkk. 2009. Buku Pintar Belajar Fisika untuk Siswa SMA / MA. Penerbit Sagufindo Kinarya.
Surdijhani, Dian, dkk. Be Smart Ilmu Pengetahuan Alam.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar