bahan ajar energi
Post on 21-Oct-2015
37 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ENERGI
1. Konsep Energi dan Sumber-sumber Energi
Menurut fisika, Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.
Sumber-sumber energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari misalnya:
energi minyak bumi, energi batubara, energi air terjun, energi nuklir dan energi kimia.
2. Bentuk-bentuk Energi dan Perubahannya
Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi yang ada adalah energi dapat
berubah dari suatu bentuk ke bentuk lain Energi Potensial Gravitasi dan Bidang Acuan
Energi potensial adalah energi yang dimiliki akibat kedudukan benda tersebut
terhadap bidang acuannya.
Energi Potensial gravitasi suatu benda yang bermassa m dan berada di dalam medan
gravitasi benda lain yang bermassa M (dalam kasus ini diambil bumi yang bermassa
M)
Ep=GM . m
r
Dengan titik acuan di tak hingga
Jika :
G = tetapan gravitasi umum = 6,67 x 10-11 N m2/kg2
M = massa bumi
m = massa benda
r = jarak benda dari pusat bumi
perumusan energi potensial, secara matematis dapat ditulis
Ep = m g h
Keterangan :
Ep = energi potensial (joule)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian dari muka bumi (m)
Energi Kinetik
Energi kinetik suatu benda adalah energi yang dipunyai benda yang bergerak. Berarti
setiap benda yang bergerak, mempunyai energi kinetik Ek, secara matematis, energi
kinetik dapat ditulis sebagai :
EK=12
m .v2
Dimana
m = massa benda (kg)
v = laju benda (m/s)
Ek = energi kinetik (joule)
3. Hubungan Usaha dengan Energi Kinetik
Untuk melihat hubungan antara usaha oleh sistem gaya-gaya (Resultan gaya total)
dengan energi kinetik, perhatikan contoh di bawah ini. Sebuah benda bermassa m berada
di atas bidang datar tanpa gesekan. Pada benda bekerja gaya F konstan sejajar bidang dan
benda dapat bergerak lurus berubah beraturan
F m v1 m v2
s
Gambar benda yang bergerak GLBB
Pada suatu saat, kecepatan benda v1 dan setelah menempuh jarak s kecepatannya menjadi
v2 turunan hubungan antara Usaha yang dilakukan resultan gaya yang menjadi pada
benda dengan perubahan energi kinetiknya adalah sebagai berikut : Resultan gaya yang
bekerja pada benda (benda tidak mengalami gaya friksi)
F= F
Usaha W
W = F s cos
W = F s cos = m a s (1) = m (a s)
Ingat hubungan v2 2 – v2
2= 2 a s
W = F s cos = ma s (1) = m (as) =
12 m (v2
2 – v1 2)
12 m v2
2 -
12 m v1
2 = Ek2 - Ek2 = Ek
Dengan kata lain, usaha yang dilakukan oleh sistem gaya-gaya yang bekerja pada
benda sama dengan perubahan energi kinetik
W oleh resultan gaya = perubahan energi kinetik
W = F s cos
= Ek
W = F s cos
=
12 m v2
2 -
12 m v1
2
=
12 m (v2
2 - v1 2)
Jadi W oleh resultan gaya = Ek =
12 m (v2
2 – v 12)
Jika
W oleh resultan gaya = 0 Tidak ada perubahan energi kinetik
(kecepatan konstan)
W oleh resultan gaya > 0 Usaha yang dilakukan mengakibatkan penambahan energi
kinetik
W oleh resultan gaya < 0Usaha yang dilakukan mengakibatkan pengurangan energi
kinetik
4. Daya dan Efisiensi
Daya didefinisikan sebagai besar usaha persatuan waktu. Jika usaha diberi notasi W.
waktu t dan daya P, maka secara matematis dapat ditulis
P =
Wt
Jika rumus di atas dijabarkan, diperoleh
P = F .
St = F . v
Satuan W = joule
t = sekon
P = joule/sekon = watt = kg .m2/s3
v = kecepatan
Satuan daya yang lain
kilowatt (kw)= 1000 watt
Daya kuda (hp, horse power) : 1 hp = 7455 watt
Ingat bahwa kwh (kilowatthour atau kilowatt jam) bukan satuan daya tetapi
satuan energi. Kalau kita perhatikan lampu pijar, maka energi listrik yang diberikan
kepada lampu lebih besar dari energi cahaya yang dihasilkan lampu. Perbandingan
antara daya keluaran (output) dengan daya masukan (input) dikali 100%, disebut
efisiensi
Efesiensi =
daya keluaran (output )daya masukan ( input )
x 100 %
Efisiensi tidak mempunyai satuan maupun dimensi
5. Hukum kekekalan energi mekanik
Jumlah energi kinetik dan energi potensial dititik I sama dengan jumlah energi kinetik
dan potensial dititik 2.
m 1
h
2
gambar benda bermassa m jatuh dari ketinggian h1.
EM=Ek + Ep = konstan = C Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
12 mv1
2 +mgh1 =
12 mv2
2 +mgh2
Jumlah energi kinetik dan energi potensial ini yang disebut energi mekanik. Hal ini
dikenal sebagai Hukum kekekalan energi mekanik
top related