Energi ada berbagai macam. Makanan yang dimakan memiliki energi kimia. Batu baterai mempunyai energi kimia, tetapi lampu senter menyala karena adanya energi listrik. Selain energi kimia dan energi listrik masih ada banyak jenis energi lainnya, antara lain energi bunyi, energi kalor, energi cahaya, energi pegas, energi nuklir, dan energi mekanik. Berikut ini akan kita pelajari bentuk-bentuk energi tersebut.
· 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.
· 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.
· 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.
· 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.
· 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.
· 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.
· 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.
· Energi Mekanik
Mengapa kaki kita terasa sakit saat kejatuhan buah mangga dari atas pohon? Hal itu 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.
Energi Potensial Gravitasi – Pot Jatuh dari atas gedung
Energi tidak harus melibatkan gerakan. Walaupun tak bergerak, suatu benda dapat memiliki energi yang tersimpan padanya, yang berpotensi menyebabkan perubahan jika terdapat kondisi-kondisi tertentu. Energi potensial adalah energi yang tersimpan. Besar energi potensial pada suatu benda bergantung pada kedudukannya atau kondisinya.
Pot bunga yang terletak di ambang jendela lantai dua memiliki energi potensial gravitasi karena kedudukannya. Jika terdapat sesuatu yang membuat pot tersebut bergeser dari ambang jendela, gravitasi menyebabkan pot tersebut jatuh ke tanah. Saat jatuh, energi potensial pot tersebut berubah menjadi energi kinetik.
Energi potensial pot bunga berhubungan dengan jaraknya terhadap permukaan tanah. Lebih tinggi kedudukannya, energi potensialnya juga lebih besar. Pot bunga yang terletak pada lantai lima memiliki energi potensial lebih besar dibanding dengan pot pada lantai di bawahnya. Jika pot bunga jatuh, gaya gravitasi mempercepat gerak jatuhnya. Semakin tinggi pot tersebut, kecepatan akhirnya juga semakin besar. Jadi pot bunga yang jatuh dari lantai yang lebih tinggi akan memiliki kecepatan lebih besar dan energi kinetik lebih besar ketika tiba di permukaan tanah dibandingkan dengan pot serupa yang jatuh dari lantai yang lebih rendah.
Besar energi potensial gravitasi pada sebuah benda juga bergantung pada massa benda tersebut. Semakin besar massa sebuah benda, energi potensial gravitasi benda tersebut juga semakin besar. Pot bermassa 10 kg yang berada pada lantai dua memiliki energi potensial gravitasi lebih besar daripada pot 5 kg yang terletak pada tempat yang sama.
Kekekalan Energi – Penerapan pada Ayunan
Mungkin kamu pernah menaiki ayunan seperti yang dinaiki anak pada Gambar tersebut. Cobalah ingat lagi seperti apa mengayun maju dan mundurnya, tinggi dan rendahnya. Sekarang pikirkan tentang perubahan energi pada masingmasing gerakan tersebut. Ayunan dimulai dengan suatu dorongan untuk membuatmu bergerak, yakni untuk memberikan sejumlah energi kinetik padamu. Saat ayunan naik, energi kinetikberubah menjadi energi potensial. Pada titik tertinggi, energi potensialnya juga terbesar. Kemudian, saat ayunan turun, energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Pada titik terendahnya, energi kinetik-nya terbesar dan energi potensialnya terkecil.
Usaha
Perhatikanlah gambar orang yang sedang menarik balok sejaruh d meter! Orang tersebut dikatakan telah melakukan kerja atau usaha. Namun perhatikan pula orang yang mendorong dinding tembok dengan sekuat tenaga. Orang yang mendorong dinding tembok dikatakan tidak melakukan usaha atau kerja. Meskipun orang tersebut mengeluarkan gaya tekan yang sangat besar, namun karena tidak terdapat perpindahan kedudukan dari tembok, maka orang tersebut dikatakan tidak melakukan kerja.
Gambar : Usaha akan bernilai bila ada perpindahan
Kata kerja memiliki berbagai arti dalam bahasa sehari-hari, namun dalam fisika kata kerja diberi arti yang spesifik untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan gaya ketika gaya itu bekerja pada suatu benda. Kata ’kerja’ dalam fisika disamakan dengan kata usaha. Kerja atau Usaha secara spesifik dapat juga didefinisikan sebagai hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar dengan perpindahan.
Jika suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh s, maka gaya F melakukan usaha sebesar W, yaitu :
Persamaan usaha dapat dirumuskan sebagai berikut.
W = SF . s
W = usaha (joule)
F = gaya yang sejajar dengan perpindahan (N)
s = perpindahan (m)
Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan di jalan ? Berbahaya bagi kesehatan jiwa dan raga-mu apa yang terjadi ketika dua kendaraan bertabrakan ? mungkin pengendara atau penumpangnya babak belur dan langsung digiring ke rumah sakit. Kondisi mobil atau sepeda motor mungkin hancur berantakan. Kalau kita tinjau dari ilmu fisika, fatal atau tidaknya tabrakan antara kedua kendaraan ditentukan oleh momentum kendaraan tersebut. masa sich ?, apakah momentum itu ? sebelum berkenalan dengan momentum, pahami penjelasan berikut ini terlebih dahulu.
Dalam ilmu fisika terdapat dua jenis momentum yakni momentum linear dan momentum sudut. Kadang-kadang momentum linear disingkat momentum. Dirimu jangan bingun ketika membaca buku pelajaran fisika yang hanya menulis “momentum”. Yang dimaksudkan buku itu adalah momentum linear. Seperti pada gerak lurus, kita seringkali hanya menyebut kecepatan linear dengan “kecepatan”. Tetapi yang kita maksudkan sebenarnya adalah “kecepatan linear”. Momentum linear merupakan momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus, sedangkan momentum sudut dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan melingkar. Pengertian momentum itu apa ? terus apa hubungannya dengan tabrakan dan tumbukan dan impuls ? nah, sekarang tarik napas panjang. Seperti biasa, kita akan bergulat lagi dengan ilmu fisika. Kali ini kita bertarung dengan momentum, tumbukan dan impuls.
Apakah Momentum Itu?
Momentum yang kita maksudkan di sini adalah momentum linear?. Dalam fisika,momentum suatu benda didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan kecepatan gerak benda tersebut. Secara matematis ditulis : (p = mv).
padalah lambang momentum, m adalah massa benda dan vadalah kecepatan benda.
Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar atau nilai, momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv. Terus arah momentum bagaimanakah ? arah momentum sama dengan arah kecepatan. Misalnya sebuah mobil bergerak ke timur, maka arah momentum adalah timur, tapi kalau mobilnya bergerak ke selatan maka arah momentum adalah selatan. Bagaimana dengan satuan momentum ? karenap = mv, di mana satuan m = kg dan satuan v = m/s, maka satuan momentum adalah kg m/s.
Dari persamaan di atas, tampak bahwa momentum (p) berbanding lurus dengan massa (m) dan kecepatan (v). Semakin besar kecepatan benda, maka semakin besar juga momentum sebuah benda. Demikian juga, semakin besar massa sebuah benda, maka momentum benda tersebut juga bertambah besar. Perlu anda ingat bahwa momentum adalah hasil kali antara
massa dan kecepatan. Jadi walaupun seorang berbadan gendut, momentum orang tersebut = 0
apabila dia diam alias tidak bergerak. Jadi momentum suatu benda selalu dihubungkan dengan massa dan kecepatan benda tersebut. kita tidak bisa meninjau momentum suatu benda hanya berdasarkan massa atau kecepatannya saja.
Contohnya begini, sebut saja mobil muda dan mobil tua. Apabila kedua mobil ini bermassa sama tetapi mobil muda bergerak lebih kencang (v lebih besar) daripada mobil tua, makamomentum mobil muda lebih besar dibandingkan denganmomentum mobil tua. Contoh lain, misalnya mobil muda memiliki massa besar, sedangkan mobil tua bermassa kecil. Apabila kedua mobil ini kebut – kebutan di jalan dengan kecepatan yang sama, maka tentu saja momentum mobil muda lebih besar dibandingkan dengan momentum mobil tua.
animasi momentum
Hubungan Momentum Dan Tumbukan?
Pada pembahasan di atas, sudah menjelaskan panjang lebar mengenai pengertian momentum dalam ilmu fisika. Nah, kali ini kita akan melihat hubungan antara momentum dengan tumbukan. Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan beroda di jalan ? apa yang dirimu amati ? yang pasti penumpangnya babak belur dan digiring ke rumah sakit
dalam tempo yang sesingkat2nya.Tapi maksudnya, bagaimana kondisi kendaraan tersebut ?
kendaraan tersebut mungkin hancur lebur dan mungkin langsung digiring ke bengkel ? paling
singgah bentar di kantor polisi
Sekarang coba dirimu bandingkan, bagaimana akibat yang ditimbulkan dari tabrakan
antara dua sepeda motor dan tabrakan antara sepeda motor dengan mobil ? anggap saja kendaraan tersebut bergerak dengan laju sama. Tentu saja tabrakan antara sepeda motor dan mobil lebih fatal akibatnya dibandingkan dengan tabrakan antara dua sepeda motor. Kalo tidak percaya silahkan buktikan Massa mobil jauh lebih besar dari massa sepeda motor, sehingga ketika mobil bergerak, momentum mobil tersebut lebih besar dibandingkan dengan momentum sepeda motor. Ketika mobil dan sepeda motor bertabrakan atau juga bertumbukan, maka pasti sepeda motor yang terpental. Bisa anda bayangkan, apa yang terjadi jika mobil bergerak sangat kencang (v sangat besar) ?
Kita bisa mengatakan bahwa makin besar momentum yang dimiliki oleh sebuah benda, semakin besar efek yang timbulkan ketika benda tersebut bertumbukkan. Kalo dirimu kurus, coba aja bertabrakan dengan temanmu yang gendut sebaiknya jangan dicoba, karena pasti dirimu yang terpental dan meringis kesakitan. Sebelum kita melihat hubungan antara momentum dan impuls, terlebih dahulu kita pahami hukum II Newton dalam bentuk momentum.
Hukum II Newton
Pada pokok bahasan Hukum ll Newton kita telah belajar bahwa jika ada gaya total yang bekerja pada benda maka benda tersebut akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan benda sama dengan arah gaya total. Apa hubungan antara hukum II Newton dengan momentum ? yang benar, bukan hubungan antara Hukum II Newton dengan momentum tetapi hubungan antara gaya total denganm om entum. Sekarang pahami penjelasan gurumuda berikut ini.
Misalnya ketika sebuah mobil bergerak di jalan dengan kecepatan tertentu, mobil tersebut
memilikim om entum. Nah, untuk mengurangi kecepatan mobil pasti dibutuhkan gaya(dalam
hal ini gaya gesekan antara kampas dan ban ketika mobil direm). Ketika kecepatan mobil
berkurang (v makin kecil), momentum mobil juga berkurang. Demikian juga sebaliknya, sebuah
mobil yang sedang diam akan bergerak jika ada gaya total yang bekerja pada mobil tersebut
(dalam hal ini gaya dorong yang dihasilkan oleh mesin). Ketika mobil masih diam, momentum
mobil = 0. pada saat mobil mulai bergerak dengan kecepatan tertentu, mobil tersebut memiliki momentum. Jadi kita bisa mengatakan bahwa perubahan momentum mobil disebabkan oleh gaya total. Dengan kata lain, laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang
bekerja pada benda tersebut. Ini adalah hukum II Newton dalam bentuk momentum. Eyang
newton pada mulanya menyatakan hukum II newton dalam bentuk momentum. Hanya eyang
menyebut hasil kali mv sebagai “kuantitas gerak”, bukan momentum.
Secara matematis, versi momentum dari Hukum II Newton dapat dinyatakan dengan persamaan :
Catatan = lambang momentum adalahp kecil, bukan P besar. Kalau P besar itu lambang daya.
p dicetak tebal karena momentum adalah besaran vektor. Dari persamaan ini, kita bisa
menurunkan persamaan Hukum II Newton “yang sebenarnya” untuk kasus massa benda konstan
atau tetap. Sekarang kita tulis kembali persamaan di atas :
Persamaan Hukum II Newton untuk kasus massa benda tetap, yang sudah kita pelajari
pada pokok bahasan Hukum II Newton. Kita menyebutnya di atas sebagai Hukum II Newton
“yang sebenarnya”.
Terus apa bedanya penggunaan hukum II Newton “yang sebenarnya” dengan hukum II
Newton versi momentum ? Hukum II Newton versi momentum di atas lebih bersifat umum,
sedangkan Hukum II Newton “yang sebenarnya” hanya bisa digunakan untuk kasus massa benda tetap. Jadi ketika menganalisis hubungan antara gaya dan gerak benda, di mana massa benda konstan, kita bisa menggunakan Hukum II Newton “yang sebenarnya”, tapi tidak
menutup kemungkinan untuk menggunakan Hukum II Newton versi momentum. Ketika kita meninjau benda yang massa-nya tidak tetap alias berubah, kita tidak bisa menggunakan Hukum II Newton “yang sebenarnya” (F = ma). Kita hanya bisa menggunakan Hukum II Newton versi
momentum. Contohnya roket yang meluncur ke ruang angkasa. Massa roket akan berkurang
ketika bahan bakarnya berkurang atau habis.
Hubungan Antara Momentum Dan Impuls
Pernahkah dirimu dipukul teman anda ?, coba lakukan percobaan impuls dan momentum berikut… pukul tangan seorang temanmu menggunakan jari anda. Gunakan ujung jari anda. Coba tanyakan kepada temanmu, mana yang lebih terasa sakit; ketika dipukul dengan cepat
(waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat singkat) atau ketika dipukul
lebih lambat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul lebih lambat). Kalau dilakukan dengan benar (besar gaya sama), biasanya yang lebih sakit adalah ketika tanganmu dipukul dengan cepat. Ketika dirimu memukul tangan temanmu, tangan dirimu dan tangan temanmu saling bersentuhan, dalam hal ini saling bertumbukan.
Ketika terjadi tumbukan, gaya meningkat dari nol pada saat terjadi kontak dan menjadi nilai yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat. Setelah turun secara drastis menjadi nol kembali. Ini yang membuat tangan terasa lebih sakit ketika dipukul sangat cepat(waktu
kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat singkat).
Hukum II Newton versi momentum yang telah kita turunkan di atas menyatakan bahwa laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Besar gaya yang bekerja pada benda yang bertumbukan dinyatakan dengan persamaan :
Ingat bahwa impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep impuls membantu kita ketika meninjau gaya-gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu yang sangat singkat. Misalnya ketika ronaldinho menendang bola sepak, atau ketika tanganmu dipukul dengan cepat.
Penerapan Konsep Impuls Dalam Kehidupan Sehari-hari
Pada penjelasan di atas sudah dijelaskan bahwa impuls merupakan gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep ini sebenarnya sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pada tubuh kita dikerjakan gaya impuls dalam waktu yang sangat singkat maka akan timbul rasa sakit. Semakin cepat gaya impuls bekerja, bagian tubuh kita yang dikenai gaya impuls dalam waktu sangat singkat tersebut akan terasa lebih sakit. Karenanya, penerapan konsep impuls ditujukan untuk memperlama selang waktu bekerjanya impuls, sehingga gaya impuls yang bekerja menjadi lebih kecil. Apabila selang waktu bekerjanya gaya impuls makin lama, maka rasa sakit menjadi berkurang, bahkan tidak dirasakan.
Beberapa contoh penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut :
1. Sarung Tinju
Pernah nonton pertandingan Tinju di TV ? nah, sarung tinju yang dipakai oleh para petinju itu berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls. ketika petinju memukul lawannya, pukulannya tersebut memiliki waktu kontak yang lebih lama. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya impuls yang bekerja juga makin kecil.
Makin kecil gaya impuls yang bekerja maka rasa sakit menjadi berkurang.
2.Palu atau pemukul
Mengapa palu tidak dibuat dari kayu saja, kok malah dipakai besi atau baja ? tujuannya supaya selang waktu kontak menjadi lebih singkat, sehingga gaya impuls yang dihasilkan lebih besar. Kalau gaya impulsnya besar maka paku, misalnya, akan tertanam lebih dalam.
3. Matras
Matras sering dipakai ketika dirimu olahraga atau biasa dipakai para pejudo. Matras dimanfaatkan untuk memperlama selang waktu bekerjanya gaya impuls, sehingga tubuh kita tidak terasa sakit ketika dibanting. Bayangkanlah ketika dirimu dibanting atau berbenturan dengan lantai ? hal itu disebabkan karena waktu kontak antara tubuhmu dan lantai sangat singkat.
Tapi ketika dirimu dibanting di atas matras maka waktu kontaknya lebih lama, dengan demikian
gaya impuls yang bekerja juga menjadi lebih kecil.
4. Helm
Kalau anda perhatikan bagian dalam helm, pasti anda akan melihat lapisan lunak. Kaya gabus atau spons… lapisan lunak tersebut bertujuan untuk memperlama waktu kontak seandainya kepala anda terbentur ke aspal ketika terjadi tabrakan. Jika tidak ada lapisan lunak tersebut, gaya impuls akan bekerja lebih cepat sehingga walaupun memakai helm, anda akan pusing-pusing ketika terbentur aspal.
Postingan
0 komentar:
Speak up your mind
Tell us what you're thinking... !