Konsep Hukum Kekekalan Energi Serta Usaha dan Daya

KONSEP HUKUM KEKEKALAN ENERGI SERTA USAHA DAN DAYA

 

                                                                                                            Penulis : Agus, S.Pd

 

        Apa sih kekal itu? Jika melihat dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), kata “kekal” itu dapat bermakna abadi alias tidak berubah. Kekekalan ini juga dapat menjadi bagian dari materi Fisika, tepatnya pada Hukum Kekekalan Energi. Grameds pasti sudah tahu dong apa saja energi yang ada di muka bumi ini? Ada energi kinetik, energi potensial, energi panas, energi mekanik, dan masih banyak lagi.

Nah, jika ditelaah berdasarkan Hukum Kekekalan Energi ini, dapat berarti energi tersebut dapat kekal sepanjang waktu, dengan bernilai sama baik sebelum terjadi sesuatu maupun sesudahnya. Lalu, apa sih Hukum Kekekalan Energi dari segi Fisika itu? Apa saja jenis dari Hukum Kekekalan Energi yang ada di muka bumi ini? Siapa penemu Hukum Kekekalan Energi ini sehingga dapat diterapkan oleh teknologi di zaman sekarang ini? Supaya Grameds memahami akan hal-hal tersebut, yuk simak ulasan berikut ini!

Pengertian Hukum Kekekalan Energi

Pada dasarnya, hukum kekekalan energi ini adalah salah satu hukum Fisika yang menyatakan bahwa energi itu kekal alias abadi sehingga tidak dapat berubah sepanjang waktu, dan memiliki nilai yang sama baik sebelum terjadi sesuatu maupun sesudahnya. Nah, keberadaan energi tersebut dapat juga diubah bentuknya dengan besaran yang akan selalu sama. Dalam hukum kekekalan energi ini, energi yang dimaksud adalah energi kinetik, energi potensial, energi mekanik, dan lainnya.

Hukum kekekalan energi ini ditemukan oleh seorang ahli fisika berkebangsaan Inggris, James Prescott Joule, yang berbunyi: “energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, namun dapat berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya….”. Maksudnya, suatu energi yang terlibat dalam proses kimia dan fisika dapat mengalami perpindahan atau perubahan bentuk. Contoh: energi radiasi dapat diubah menjadi energi panas, energi potensial dapat diubah menjadi energi listrik, energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik.

Selain kekal alias abadi, keberadaan energi itu mempunyai beberapa sifat, yakni:

·         Transformasi energi, maksudnya energi tersebut dapat diubah menjadi bentuk yang lain.

·         Transfer energi, maksudnya energi panas dapat dipindah dari material satu ke material lainnya.

·         Energi dapat berpindah ke benda lain, terutama melalui suatu gaya yang menyebabkan pergeseran, itulah yang disebut dengan energi mekanik.

·         Energi itu kekal alias abadi, tetapi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan.

 

 

 

 

Rumus Hukum Kekekalan Energi

Sama halnya dengan hukum-hukum fisika lainnya, dalam Hukum Kekekalan Energi juga memiliki rumus tersendiri, yakni:

 

                                 Em₁  = Em₂

Ek₁ + Ep₁ = Ek₂ + Ep₂

Keterangan:

Em1 = energi mekanik awal (J)

Em2 = energi mekanik akhir (J)

Ek1 = energi kinetik awal (J)

Ek2 = energi kinetik akhir (J)

Ep1 = energi potensial awal (J)

Ep2 = energi potensial akhir (J)

 

Contoh Soal 1

Ummi memukul penghapus pada arah vertical keatas, setelah dipukul penghapus tersebut melaju dengan kecepatan 20 m/s , jika gaya grafitasi bumi 10 m/s² maka ketinggian penghapus yang dapat di tempuh adalah …..

Jenis Hukum Kekekalan Energi

Sedari tadi, kita selalu membahas mengenai energi, memangnya apa sih energi itu? Menurut Harjono (2007), energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Sebuah benda akan dikatakan memiliki energi apabila benda tersebut memang menghasilkan gaya yang dapat melakukannya kerja. Sementara menurut Purwanti (2005), suatu benda dapat dikatakan memiliki sebuah energi apabila benda tersebut dapat menghasilkan sesuatu (melalui gaya) yang dapat melakukan kerja.

Dalam Satuan Internasional (SI), besaran energi itu dinyatakan dalam satuan Joule (J). Satu joule itu sama dengan 1 Newton Meter (1 J= 1 Nm). Nah, dalam Hukum Kekekalan Energi ini ada beberapa jenisnya, yakni:

1. Energi Kinetik

Sebuah benda yang bergerak itu cenderung memiliki kemampuan untuk melakukan sebuah usaha, jika demikian maka benda tersebut dapat dikatakan memiliki energi. Energi pada benda-benda yang bergerak itulah yang disebut dengan energi kinetik. Misal: sebuah batu yang dilempar mampu memecahkan kaca.

Untuk menghitung adanya energi kinetik yang terdapat di suatu benda, dapat diperoleh dengan menghubungkan persamaan GLB (Gerak Lurus Beraturan) dengan persamaan  GLBB (Gerak Lurus Berubah Beraturan) untuk kecepatan awal (v₀) = 0 m/s.  Energi kinetik ini dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Ek = ½ mv²

Keterangan:

m = Massa benda (kg)

v = Kecepatan benda (m/s)

Ek = Energi kinetik (Joule)

 

2. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena letak atau kedudukannya dari acuan tertentu. Maksudnya, energi potensial ini merupakan energi yang memang dihasilkan oleh gaya-gaya yang bergantung pada posisi sebuah benda terhadap lingkungannya. Salah satu energi potensial yang paling umum ditemui dalam kehidupan sehari-hari ini adalah energi potensial gravitasi.

Apakah energi potensial gravitasi itu? Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena ketinggiannya terhadap suatu acuan bidang tertentu. Semakin tinggi kedudukan suatu benda dari bidang acuannya, maka akan semakin besar pula energi potensial gravitasi yang dimilikinya. Contoh: buah kelapa yang ada di pohon memiliki energi potensial gravitasi, yang mana jika jatuh dan mengenai genteng maka dapat menghasilkan usaha yang berupa pecahnya genteng tersebut.

Secara matematis, energi potensial ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

Ep = mgh

Dimana :

Ep = Energi Potensial

m  = Massa menda (kg)

g   = grafitasi bumi (m/s²)

h   = ketinggian benda (m)

 

3. Energi Mekanik

Pada sifat energi yang telah dijelaskan sebelumnya, terdapat salah satu sifat yang menyatakan bahwa energi itu tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Namun, energi tersebut dapat berubah dari energi satu ke energi yang lainnya. Nah, energi yang dapat berpindah ke benda lain, terutama melalui suatu gaya yang menyebabkan pergeseran itulah yang disebut dengan energi mekanik.

Pada hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa “jumlah energi potensial dan energi kinetik di titik manapun dalam medan gravitasi yang selalu sama…”. Selain itu, pada hukum kekekalan energi mekanik juga akan berlaku apabila kita mengabaikan gesekan atau gaya-gaya non-konservatif lainnya, atau jika hanya gaya-gaya konservatif saja yang bekerja pada sebuah benda. Biasanya, energi mekanik akan dikaitkan dengan penjumlahan antara energi potensial dengan energi kinetik, sehingga menghasilkan persamaan rumus berupa:

Perlu diketahui bahwa gaya konservatif ini adalah gaya yang dapat menghasilkan perubahan dua arah, yaitu antara energi kinetik dan energi potensial. Contoh dari gaya konservatif yakni gaya gravitasi dan gaya pegas. Nah, apabila hanya gaya-gaya konservatif saja yang bekerja pada sebuah benda, maka energi mekanik secara total tidak akan berkurang maupun bertambah (dalam hal ini berarti energi mekanik total akan konstan).

Jika energi kinetik bertambah, maka energi potensial harus berkurang dengan besaran yang sama supaya dapat mengimbanginya. Dengan demikian, total energi potensial ditambah energi kinetik, maka hasilnya akan tetap konstan. Itulah yang disebut dengan prinsip kekekalan energi mekanik untuk gaya-gaya konservatif.

Contoh Penerapan Hukum Kekekalan Energi

Keberadaan hukum kekekalan energi ini tidak semata-mata hanya rumus belaka saja, tetapi juga dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Bahkan tanpa kalian sadari, teknologi-teknologi yang ada di sekitar kita ini juga merupakan penerapan dari hukum kekekalan energi lho… Nah berikut beberapa contohnya.

1. Alat Musik

Apakah Grameds tahu jika ketika kita tengah memainkan alat musik itu ternyata wujud dari hukum kekekalan energi? Yap, misalnya saat menggunakan alat musik gitar dengan cara dipetik, itu ternyata kita tengah menerapkan energi kinetik dari otot tangan, yang kemudian diubah oleh gitar tersebut menjadi energi bunyi.

Banyak alat musik yang menerapkan hukum kekekalan energi, terutama energi kinetik ini, yakni ada drum, piano, biola, hingga harpa.

2. Mesin Pemanas

Mesin pemanas itu ada beragam jenisnya, mulai dari teko pemanas air, solder, setrika, water-heater, pemanggang roti, hingga mesin penghangat ruangan, yang ternyata sama-sama menerapkan hukum kekekalan energi ini. Berbeda dengan alat musik yang menggunakan energi kinetik, pada mesin-mesin pemanas ini justru cenderung menggunakan energi potensial, khususnya energi potensial listrik.

Energi potensial listrik tersebut nantinya diubah oleh elemen pemanas dari mesin sehingga dapat menjadi energi pemanas.

3. Kendaraan Bermotor

Pada dasarnya, memang semua kendaraan bermotor yang ada di kehidupan kita ini, mulai dari mobil, motor, truk, dan lainnya itu menggunakan bahan bakar fosil. Nah dalam hal ini, energi yang digunakan adalah energi potensial kimia yang berasal dari bahan bakar fosil itu tadi, diubahlah oleh mesin kendaraan menjadi energi kinetik sehingga dapat menggerakkan kendaraan. Maka dari itu, tanpa adanya energi potensial kimia yang berasal dari bahan bakar fosil, kendaraan bermotor tidak akan dapat melaju.

4. Pembangkit Listrik Tenaga Air

Dari adanya gaya gravitasi di muka bumi ini, air akan selalu mengalir dari tempat tinggi menuju ke tempat yang lebih rendah. Posisi air yang lebih tinggi itulah yang menyebabkan energi potensial menjadi lebih besar. Melalui hal tersebut, maka pembangkit listrik memanfaatkan energi potensial air terutama untuk memutar turbin generator listrik. Nantinya, energi potensial air akan berubah menjadi energi kinetik yang mampu memutar turbin dan menghasilkan energi listrik.

Mengenal Penemu Hukum Kekekalan Energi

 

James Prescott Joule

Eksistensi hukum kekekalan energi yang ternyata dapat diterapkan dalam teknologi saat ini, jelas memberikan beragam manfaat terhadap kehidupan manusia sehari-hari. Semua hal tersebut tak lepas dari pemikiran James Prescott Joule selaku penemu hukum kekekalan energi. James Prescott Joule lahir pada 24 Desember 1818 dan wafat pada 11 Oktober 1889 yang merupakan seorang ilmuwan fisika berkebangsaan Inggris. Dalam hal hukum kekekalan energi ini, Beliau menyatakan bahwa “Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan”. Atas jasanya tersebut, bahkan satuan energi diberi nama Joule sesuai dengan nama Beliau.

James Prescott Joule merupakan putra kedua dari lima saudara. Ayahnya, Benjamin Joule, adalah seorang pengusaha pembuatan bir. Maka dari itu, James dapat disebut sebagai anak yang kaya, tetapi sayangnya, sejak kecil Beliau tidak dapat bersekolah seperti anak-anak lain pada umumnya karena menderita penyakit kelainan tulang belakang. Berhubung Beliau tidak sekolah, maka sang Ayah pun mencarikan guru privat untuk mengajari James di sekolah. Selain itu, James juga menjadi sosok yang pendiam dan pemalu.

Sebagai anak pengusaha kaya, maka James dapat melakukan apapun yang disukainya, salah satunya adalah membaca buku. Memang sejak kecil, James telah tertarik dengan listrik yang bahkan dirinya kerap melakukan percobaan untuk mengalirkan arus listrik ke tubuh manusia! Meskipun dalam kapasitas yang kecil.

Benjamin Joule selaku ayahnya, memperhatikan bahwa anak keduanya sangat menyukai sains, sehingga pada usia ke-16 tahun, James dikirim ke Universitas Manchester. Di sana, dirinya mengikuti beberapa pelatihan sains oleh John Dalton. Nah, sekembalinya dari pelatihan sains, Ayahnya lagi-lagi membangunkan laboratorium pribadi untuk James di bawah tanah. Hal tersebut dilakukan supaya James dapat dengan bebas melakukan eksperimen untuk menemukan hubungan antara energi panas dan energi listrik.

Pada tahun 1840, James berhasil menerbitkan sebuah karya ilmiah mengenai panas yang dihasilkan oleh arus listrik. Lalu pada tahun 1843, James kembali menerbitkan kelanjutan karya ilmiahnya tentang bagaimana mengubah kerja menjadi panas. Ia melakukan eksperimen menggunakan roda berpedal. Akhirnya, James merumuskan konsep fisika mengenai kesetaraan energi mekanik dan energi panas.

Empat tahun kemudian, James berhasil merumuskan hukum kekekalan energi yang menjadi hukum pertama dari hukum termodinamika. Hukum itu menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya.

Lantas pada tahun 1847 James bertemu dengan Lord Kelvin atau William Thomson di acara diskusi sains. Lord Kelvin tertarik dengan penemuan-penemuan James dan karya-karya ilmiah yang pernah dipublikasikan. Ia pun mengajak James untuk bekerja sama. Dari kerjasama tersebut, lahirlah suatu konsep fisika yang disebut Efek Joule-Thomson. Efek Joule-Thomson ini berkembang menjadi ilmu yang mempelajari tentang sifat materi pada suhu sangat rendah. Ilmu itu disebut dengan Kriogenik

 

KONSEP USAHA DAN DAYA

Dalam istilah fisika terdapat istilah usaha dan daya, tahukah kamu apa pengertian dari keduanya? Untuk mengetahui pengertian dan contoh dari usaha juga daya dalam kehidupan sehari-hari, yuk kita simak penjelasannya di bawah ini!

Definisi Usaha, Usaha adalah jumlah energi yang digunakan untuk menggerakkan suatu benda, dalam fisika usaha adalah penerapan kekuataan gaya (F) untuk memindahkan suatu benda sejauh suatu jarak (s). Sehingga usaha dapat dirumuskan dalam persamaan:

W = F.s

Keterangan:

W = usaha (joule)

F = gaya (newton)

s = jarak perpindahan (meter)

 

Contoh usaha adalah saat kita memindahkan benda menggunakan gaya. Misalnya mendorong troli belanjaan, mengangkat kardus, membuka pintu, membuka palang jalan, menggeser lemari, dengan menggunakan tenaga manusia maupun alat.

Pengertian, Rumus, dan Penerapannya Gaya juga terjadi saat kita mencoba menghentikan suatu benda. Misalnya menghentikan bola yang menggelinding, ataupun Superman yang menghentikan kereta yang keluar jalur. Sehingga usaha dapat diartikan sebagai energi yang ditransfer, inilah mengapa usaha memiliki satuan energi yaitu joule.

Definisi Daya dalam bahasa Inggris daya dinyatakan dalam istilah “power” yang berarti  kekuatan, daya adalah perpindahan energi atau kecepatan dalam melakukan suatu usaha.

Daya dalam ilmu fisika adalah besar usaha yang dilakukan persatuan waktu. Daya dalam ilmu fisika memiliki satuan watt (W) yang diambil dari nama penemunya yaitu seorang industrialis asal Skotlandia bernama James Watt. satu watt sama dengan satu joule usaha yang dilakukan perdetik, sehingga daya dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut:

P = W : t

Keterangan:

P = daya (watt)

W = usaha (joule)

t = waktu (sekon)

 

Dalam persamaan tersebut dapat terlihat bahwa daya adalah seberapa cepat sebuah usaha dilakukan. Daya sering terlihat pada perangkat listrik untuk menyimbolkan besar energi yang ditransfer (usaha) atau yang dikonsumsi perdetiknya.

Pengertian, Fungsi, Rumus dan Simbolnya Jika usaha adalah perpindahan besar energi dikali dengan jarak, maka didapat persamaan

P = F.  s/t

P = F . v

sehingga daya juga dapat dinyatakan dengan perkalian gaya (F) dengan kecepatan (V) suatu benda.

Pernahkah kalian  mendengar kalimat “mobil tersebut setara dengan 100 tenaga kuda”? istilah tenaga kuda tersebut mengacu pada daya. Satu tenaga kuda atau 1 hp (horsepower) adalah daya sebesar 735,5 watt. Satu tenaga kuda berarti besar usaha yang diberikan untuk memindahkan benda seberat 75 kilogram sejauh satu meter dalam waktu satu detik. 

Bentuk Energi dan Pengukuran Energi

 

Bentuk Bentuk Energi

 

                                                                                                Oleh : Agus, S.Pd

 

Energi dalam kehidupan manusia, bukanlah hal yang asing karena dalam beraktivitas sehari-hari membutuhkan energi. Dengan energi yang cukup, maka aktivitas sehari-hari bisa dilakukan dengan maksimal. Namun, jika energi yang dimiliki kurang atau tidak mencukupi, maka aktivitas yang dilakukan manusia menjadi kurang maksimal.

Energi yang ada di bumi ini bukan hanya dimiliki oleh manusia, tetapi juga terdapat pada benda-benda lain, seperti televisi, lampu, komputer, hingga ponsel.

Pada dasarnya, ada banyak sekali macam-macam energi dan masing-masing energi sudah memiliki fungsinya masing-masing. Untuk mengetahui lebih jelas macam-macam energi yang ada mari kita simak ulasannya.

 

1.      Pengertian Energi

Rasanya akan ada yang kurang ketika ingin membahas macam-macam energi, tetapi tidak menjelaskan pengertian energi itu sendiri. Dengan mengetahui dan memahami pengertian energi, maka macam-macam energi akan mudah dipahami. Berikut pengertian energi menurut para ahli.

1. Albert Einstein

Energi adalah suatu produk yang terbentuk dari massa dan kuadrat kecepatan cahaya.

2. Alvin Hadivvono

Energi adalah sesuatu atau segala hal yang bergerak yang sangat berhubungan dengan ruang dan waktu.

3. Arif Alfatah dan Muji Lestari

Energi adalah sesuatu yang sangat diperlukan oleh tubuh seseorang supaya dapat melakukan suatu aktivitas atau pekerjaan bisnis. Pada dasarnya, setiap usaha yang dilakukan akan terjadi perubahan atau pergerakan.

4. Michael J. Moran

Energi adalah teori dasar termodinamika yang menjadi faktor penting dari analisis teknik.

5. Mitchell, Campbell, dan Reece

Energi adalah suatu kemampuan yang berfungsi mengatur ulang materi. Secara sederhana, ketika melakukan suatu pekerjaan membutuhkan energi.

6. Robert L. Wolke

Energi adalah suatu usaha atau bentuk kemampuan yang digunakan untuk membuat sesuatu hal itu terjadi.

 

Sedangkan arti energi dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) adalah kemampuan untuk melakukan kerja (misalnya untuk energi listrik dan mekanika); daya (kekuatan) yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan, misalnya dapat merupakan bagian suatu bahan atau tidak terikat pada bahan (seperti sinar matahari); tenaga.

Dengan demikian, energi adalah suatu kemampuan yang berfungsi untuk melakukan sebuah usaha. Dalam hal ini, usaha yang dimaksud berupa suatu objek atau seseorang yang melakukan, menghasilkan, dan bekerja.

Selain itu, energi bisa disebut dengan tenaga. Hal ini dikarenakan ketika melakukan berbagai macam aktivitas, seperti berlari, berjalan, membaca, menulis, dan lain-lain diperlukan suatu tenaga.

Tenaga yang dimiliki oleh manusia, jika digunakan atau dipakai secara terus-menerus bisa menyebabkan tenaga tersebut berkurang. Tenaga yang berkurang sebaiknya segera diisi kembali dengan berbagai macam cara, seperti istirahat, menambah asupan makanan, dan asupan vitamin.

 

 

A.  Energi Kimia

 

Contoh sumber energi kimia diantaranya berasal dari makanan dan bahan bakar, seperti minyak, gas, batu bara, dan kayu. Energi kimia yang berasal dari makanan dilepaskan oleh reaksi kimia dalam tubuh kita, hal ini membuat kita dapat melakukan berbagai jenis aktivitas. Demikian juga bahan bakar minyak dan gas menyebabkan transfer energi ketika dibakar mesin sehingga mesin mampu bergerak dan melakukan usaha. Contoh lain energi kimia yaitu baterai, energi kimia dari baterai dapat diubah menjadi energi listrik.

B.  Energi Potensial Gravitasi

 

Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda karena posisinya terhadap pemukaan bumi. Benda pada ketinggian tertentu di atas permukaan bumi memiliki energi yang disimpan dalam bentuk energi potensial gravitasi. Energi ini siap diubah atau ditransfer menjadi energi lain. Besar energi potensial ditentukan oleh posisi ketinggian benda terhadap permukaan bumi, massa benda dan percepatan gravitasi bumi.

Selain energi potensial gravitasi, ada pula energi potensial elastis. Usaha harus dilakukan untuk menekan atau meregangkan pegas atau bahan elastis dan energi ditransfer menjadi energi potensial; hal. disimpan dalam bentuk energi regangan (atau energi potensial elastis). Jika ketapel dilepaskan, energi regangannya energi akan ditransfer ke proyektil.

C.  Energi Kinetik

 

Setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik dan semakin cepat bergerak, semakin besar energi kinetiknya. Contoh gerakan palu yang menancapkan paku ke sebatang kayu, terjadi perpindahan energi kinetik dari palu yang bergerak menjadi bentuk-bentuk energi lain.

 

     D.  Energi Listrik

 

Energi listrik dihasilkan oleh transfer energi pada pembangkit listrik dan dari dalam baterai. Energi listrik merupakan bentuk energi yang   paling umum digunakan di rumah dan industri karena kemudahan transmisi dan transfer ke bentuk lain.

 

E.  Energi Panas

 

Energi panas merupakan salah satu energi yang paling umum sebagai bentuk akhir dari  perubahan  bentuk  bentuk  energi.  Energi  panas  akan  mengalir jika  terdapat perbedaan suhu antara dua benda.

 

 

Coba analisis pernyataan berikut, bagaimana menurut mu?

 

√.  Segala sesuatu yang bergerak memiliki energi kinetik.

 

√. Cahaya, dan semua gelombang elektromagnetik, bergerak, semuanya adalah bentuk energi kinetik.

√. Kalor adalah pergerakan atom penyusun sesuatu, jadi mengandung jenis energi kinetik.

 

√.   Suara adalah pergerakan atom atau molekul – juga merupakan jenis energi kinetik.

 

√. Sesuatu di atas tanah berpotensi jatuh – yaitu bergerak – sehingga memiliki energi potensial gravitasi.

√.  Segala  sesuatu  yang  dibakar  atau  dimakan  sebagai  makanan  mengandung  energi potensial kimia.

√.  Listrik dapat  digunakan  untuk  menghasilkan  cahaya,  panas  dan  suara,  dan  untuk membuat benda bergerak – Ini merupakan bentuk energi potensial.

√.  Pegas, dikompresi atau diperpanjang, akan bergerak ketika dilepaskan – pegas elastis memiliki energi potensial.

 

 

 

 

Pengukuran Energi (Usaha dan Daya)

 

 

         Sebuah mobil yang bergerak dikatakan melakukan usaha akibat gaya penggerak mesin yang menyebabkan perpindahan. Segala sesuatu yang dapat melakukan usaha dikatakan memiliki energi. Dengan kata lain energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Sumber energi pada mobil yang bergerak berasal dari bahan bakarnya.

Usaha dalam hal ini berbeda dengan istilah  usaha yang digunakan dalam kehidupan sehari- hari. Besar usaha adalah perkalian skalar antara gaya dan perpindahan.

Satuan energi sama dengan usaha yaitu Joule. Namun dalam kehidupan sehari-hari, satuan energi sering dinyatakan dalam kalori untuk sumber energi dari   makanan dan kWh untuk sumber energi energi listrik.

1 kalori setara dengan 4,2  Joule.

 

kWh yaitu singkatan kilo Watt hour dengan watt merupakan satuan untuk Daya.

 

 Daya

 

Daya yaitu laju setiap satu joule usaha setiap satuan waktu. Jika sebuah mesin mobil melakukan usaha 500 J selama 10 s, daya yang dihsailkannya adalah 50 W. Sebuah mobil kecil menghasilkan daya maksimum sebesar 25 MW.

1 kilo Watt     = 10³ Watt

 

1 Mega Watt  = 106 Watt

 

1 Giga Watt    = 109 Watt

 

1 kWh = 1 kilo Watt hour = 103 x 1 jam

 

= 1000 Watt  x 60 menit

 

= 1000 Watt x 60 x 60 second

 

= 3600 000 Watt.second

 

= 3600 000 Joule

 

= 3,6 x 105 Joule

 

Hukum Kekekalan Energi dan Transformasi Energi

 

 

Energi bersifat kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan namun energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya (tranformasi). Contoh pada pembangkit listrik tenaga air (PLTA), terjadi perubahan energi potensial dari air pada ketinggian tertentu menjadi energi kinetik saat air bergerak ke bawah dan memutarkan turbin, putaran turbin menggerakan kumparan/magnet sehingga menghasilkan energi listrik.

Sumber gambar :  http://komunitas.feb.unila.ac.id/candrabi/langkah-membuat-pembangkit- listrik-tenaga-air/

 

Selain pembangkit listrik tenaga air yang berskala besar, di Indonesia di beberapa desa sudah banyak dikembangkan pembangkit listrik dengan menggunakan sumber air mengalir berskala kecil atau disebut tenaga mikrohidro. Contoh pemanfaatan air irigasi menjadi pembangkit listrik di desa Blimbing Kec.Boca dengan menghasilkan energi sebesar 30.000 kilo watt.

 

https://www.krjogja.com/berita-lokal/jateng/semarang/irigasi-dimanfaatkan-untuk-pembangkit-listrik/

 

 

Efisiensi

 

     Pada penggunaan air irigasi untuk sumber energi listrik, terdapat perubahan energi potensial dan energi kinetik air yang digunakan untuk menggerakan generator kemudian dihasilkan energi listrik.  Besar energi listrik yang dihasilkan sebagai energi keluaran selalu lebih kecil dari energi kinetik air sebagai energi masukan. Efisiensi konversi energi (η ) merupakan perbandingan energi keluaran dan energi masukan.

 

Sumber Sumber Energi

 

 

Sumber energi utama dapat dibedakan menjdi dua jenis yaitu :

 

-      Energi terbarukan adalah energi yang diperoleh dari sumber daya alam bumi yang tak terbatas dan tidak pernah habis. Contohnya energi matahari, angin, air dan panas bumi

-      Energi tidak terbarukan ialah energi yang diperoleh dari sumber daya alam yang melalui proses pembentukan selama ratusan tahun. Dan apabila energi ini habis, maka memerlukan waktu yang lama untuk dapat menggantikan energi tersebut. Contoh minyak bumi, batu bara dan gas.

Dewasa ini dengan berkembangnya kebutuhan manusia dan meningkatnya jumlah populasi, kebutuhan akan sumber energi semakin meningkat sedangkan sumber energi yang banyak digunakan yaitu sumber energi dari bahan tidak terbarukan (bahan bakar fosil) seperti minyak bumi dan gas. Jika tidak ada upaya untuk mengubah sumber energi utama yang digunakan dalam kehidupan masyarakat modern sekarang, para ahli memperkirakan akan terjadi krisis energi bagi kehidupan manusia masa depan. Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil juga tidak ramah lingkungan karena efek polusi karbondioksida yang dikeluarkannya. Oleh karena itu diperlukan upaya pengembangan teknologi yang dapat memanfaatkan sumber sumber energi terbarukan, mengingat Indonesia memiliki berbagai potensi pengembangan tersebut.

 

 1.    Energi Surya

 

Energi surya atau energi matahari merupakan sumber energi utama di muka bumi. Segala kehidupan yang berlangsung sebagian besar sumber energinya berasal dari matahari. Mulai dari proses produksi makanan oleh tumbuhan melalui fotosintesis dengan menggunakan ultraviolet dari sinar matahari, sampai penggunaan sinar matahari sebagai sumber energi listrik. Teknologi yang dapat mengubah energi surya menjadi energy listrik yaitu Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik. Sel surya dapat dianalogikan sebagai komponen dengan dua terminal atau sambungan. Sel surya   berfungsi seperti dioda, saat diberi cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan searah. Pada umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan searah sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala  milliampere per cm2. Tegangan ini sangat kecil sehingga sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk panel surya. Satu panel surya komersial menghasilkan tegangan searah bervariasi bergantung pada dimensinya. Pada umumnya tegangan yang dihasilkan antara 3 - 12 V dalam kondisi penyinaran standar.

 

Sumber gambar :  https://ekonomi.bisnis.com/read/20200313/44/1212897/ini-lokasi-ladang- panel-surya-terbesar-di-indonesia

 

Salah satu Pembangkit listrik tenaga surya yang dikembangkan di Indonesia yaitu PLTS Likupang yang berlokasi di Desa Wineru, Kecamatan Likupang Timur, Kabupaten Minahasa Utara, Provinsi Sulawesi Utara. Terdapat 64.620 hamparan panel surya membentang di atas ladang seluas 29 hektare dan menghasilkan energi mencapai 15 Megawatt per harinya.

 

 2.    Energi Angin

 

Energi terbarukan yang berasal dari energi angin di Indonesia mulai dikembangkan. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu ( PLTB) atau angin yang menggunakan kincir angin raksasa dikembangkan di Desa Mattirotasi, Kecamatan Watang Pulu, Kabupaten Sidrap, Sulawesi Selatan (Sulsel). PLTB ini memiliki 30 Wind Turbin Generator (WTG) atau kincir angin dan menghasilkan listrik sebesar 75 Mega Watt (MW). PLTB Sidrap merupakan pembangkit tenaga angin pertama dan terbesar di Indonesia yang memanfaatkan lahan kurang lebih 100 hektar.

Gambar 1. Kincir raksasa di PLTB Sidrap

 

Sumber: https://ekonomi.kompas.com

 

 3.    Energi Air

 

Energi air yang dimaksud dalam hal ini merupakan energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Air pada ketinggian tertentu seperti air terjun menyimpan energi potensial dan energi kinetik. Energi ini dapat dimanfaatkan untuk diubah menjadi energi listrik maupun. Di Indonesia Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sudah banyak dikembangkan di berbagai daerah diantaranya Waduk Cirata Jawa Barat, Waduk Saguling Jawa Barat, PLTA Sulewana, Poso, Sulawesi Tengah, PLTA Sigura-Sigura Samosir, Sumatera Utara, dan masih banyak lagi.

 

Sumber Gambar :   https://artikel.rumah123.com/8-plta-di-indonesia-terbesar-saat-ini-untuk-kebutuhan-listrik-rumah-tangga-71793

 

PLTA merupakan salah satu pembangkit yang memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator).

 

4.    Energi Geotermal

  

Energi geothermal merupakan energi yang berasal dari sumber panas bumi. Jika diibaratkan air dingin dimasukan ke dalam poros atau lubang batuan di bawah permukaan bumi, maka akan keluar uap air pada poros atau lubang lainnya. Uap air ini yang kemudian dapat digunakan untuk menggerakan turbin dan menghasilkan energi listrik. Pembangkit listrik tenaga geothermal (panas bumi) di Indonesia salah satunya yaitu PLTP Kamojang Jawa Barat. PLTP Kamojang mulai beroperasi pada tahun 1982 dengan 1 unit pembangkit dan terus berkembang sampai hari ini mengoperasikan 7 pembangkit dengan daya listrik yang dihasilkan sebesar 375

MW.

 

Sumber gambar :  https://rm.id/baca-berita/ekonomi-bisnis/30180/pltp-kamojang-unit-1-cikal- bakal-pembangkit-geothermal-di-tanah-air