Bentuk-bentuk Energi

Energi ada berbagai macam. Makanan yang dimakan pelari
memiliki energi kimia. Batu baterai pada percakapan di depan 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.

a. Energi kimia

Energi kimia adalah energi yang
dilepaskan selama reaksi kimia. Contoh
sumber energi kimia adalah bahan
makanan yang kita makan. Perhatikan
gambar 17.3 di samping! 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. Kembang api dibuat dari sejenis mesiu. Ketika mesiu
tersebut terbakar, sejumlah gas terlepas dengan kecepatan tinggi.
Akibatnya, terjadi pelepasan energi ke udara. Selain dalam bahan
makanan dan kembang api, energi kimia juga tersimpan di dalam bahan
bakar seperti bensin, solar, dan minyak tanah. Energi kimia yang
terkandung dalam bahan bakar jenis ini sangat besar sehingga dapat
digunakan untuk menggerakkan mobil, pesawat terbang, dan kereta api.

b. 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, seperti pada gambar 17.4
di samping. 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.

c. 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.

d. Energi kalor (panas)

Ketika kamu duduk di kelas VII kamu telah
mempelajari kalor atau 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 menggosokgosokkan
telapak tanganmu maka kamu akan
merasakan panas pada telapak tanganmu.

e. 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.

f. Energi pegas

Semua benda yang elastis atau lentur
memiliki energi pegas. Contoh benda elastis
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.

g. 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.

 
 
 
Kelembaman dan Massa

Andaikan kamu sedang duduk di dalam sebuah mobil yang melaju kencang. Apa yang terjadi padamu saat mobil tersebut tiba-tiba direm? Kamu akan terdorong ke depan. Terdorongnya badanmu itu memperlihatkan contoh sifat kelembaman. Kelembaman (inersia) adalah kecenderungan setiap benda melawan tiap perubahan dalam geraknya. Dengan kata lain kelembaman adalah kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan geraknya. Kamu dapat membayangkan hal ini sebagai sifat “malas” sebuah benda. Jika sebuah benda sedang bergerak, benda itu akan terus bergerak dengan kelajuan dan arah yang sama kecuali ada gaya-gaya tak setimbang yang bekerja pada benda itu. Dengan kata lain kecepatan benda tersebut tetap, kecuali ada suatu gaya mengubah kecepatan benda itu. Jika sebuah benda diam, benda tersebut cenderung tetap diam. Kecepatannya tetap nol kecuali ada gaya yang menyebabkan benda itu bergerak. Dapatkah kamu meramalkan apa yang terjadi dengan buku di pangkuan anak pada Gambar 8.6 seandainya kursi roda yang meluncur tiba-tiba berhenti?
Apakah sebuah bola besi tolak peluru memiliki kelembaman yang sama dengan kelembaman kelereng? Tentu saja kelembamannya berbeda, karena kamu lebih mudah menggerakkan kelereng dibanding bola besi tolak peluru. Semakin besar massa sebuah benda, kelem-bamannya juga semakin besar. Ingatlah kembali bahwa massa adalah jumlah materi dalam sebuah benda, dan bola besi tolak peluru tentunya mengandung materi lebih banyak daripada sebuah kelereng. Jadi bola besi tolak peluru itu memiliki kelembaman lebih besar daripada kelembaman kelereng. Oleh karena bola besi tolak peluru memiliki kelembaman lebih besar, maka lebih banyak gaya yang diperlukan untuk mengubah kecepatannya.

Hukum Pertama Newton

Kamu telah mempelajari bahwa setiap benda memiliki kelembaman, dan gaya dapat mengubah gerak benda. Sir Isaac Newton (lihat Gambar 8.7) merumuskan hukum-hukum yang mengatur keterkaitan gaya dengan gerak. Ada tiga hukum Newton tentang gerak. Kita akan bahas dahulu hukum pertama Newton.

Hukum pertama Newton tentang gerak menyatakan bahwa sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan terus bergerak dengan kecepatan tersebut kecuali ada gaya resultan bekerja pada benda itu. Jika sebuah benda dalam keadaan diam, benda tersebut tetap diam kecuali ada gaya resultan yang bekerja pada benda itu.

Perhatikan, hukum ini sama dengan peristiwa kelembaman. Jadi, kamu akan dapat memahami mengapa hukum ini kadang-kadang disebut hukum kelembaman. Apa kamu lakukan dan amati dalam Kegiatan Penyelidikan salah satunya memperlihatkan berlakunya hukum kelembaman ini. Demikian juga halnya dengan peristiwa pada Gambar 8.6. Untuk lebih meyakinkan kamu tentang berlakunya hukum ini dalam kehidupan sehari-hari, perhatikan Gambar 8.8. Selanjutnya bacalah dengan cermat “Sabuk Pengaman” untuk mendapatkan penjelasan bagaimanakah cara mencegah bahaya yang ditimbulkan oleh kelembaman tubuhmu.

Hukum Kedua Newton tentang

Pernahkan kamu menarik mobil-mobilanmu? Perhatikan Gambar 8.12. Jika kamu tarik, mobil mainanmu mulai bergerak. Semakin kuat kamu menariknya, semakin cepat mobil itu bergerak. Jadi semakin besar gaya yang dikerahkan, semakin besar pula percepatannya. Jika mobil-mobilanmu kamu beri beban, kamu harus menarik lebih kuat untuk membuatnya bergerak. Gaya lebih besar juga diperlukan untuk mempercepat mobil-mobilanmu yang telah kamu beri beban tersebut.

Jadi gaya yang dikerahkan pada sebuah benda sehingga benda tersebut mengalami percepatan sebanding dengan massa benda dan percepatan benda itu. Secara matematis pernyataan tersebut dapat ditulis:

Gaya = massa x percepatan

atau

F   =     m    x      a

Persamaan ini dikenal dengan hukum kedua Newton tentang gerak.
Bila massa bersatuan kilogram (kg) dan percepatan bersatuan m/s2, maka gaya bersatuan kg m/s2. Perhatikan, satuan kg m/s2 disebut juga newton (N). Satu newton sama dengan gaya yang diperlukan untuk mempercepat benda bermassa 1 kg dengan percepatan 1 m/s2. Dengan kata lain 1 N = 1 kgx1 m/s2.

Perhatikan pemain tenis meja pada Gambar 8.13. Pemain itu memanfaatkan sebuah raket untuk menghasilkan percepatan pada bola tenis meja tersebut. Pengaruh apa yang akan diperoleh terhadap percepatan bola, jika pemain tersebut menggunakan bola tenis yang lebih berat (misalnya bola tenis lapangan)? Apa yang harus dilakukan pemain itu agar bola tenis mejanya memiliki percepatan besar saat dipukul?

Gaya yang bekerja pada sebuah benda menyebabkan benda tersebut dipercepat dalam arah yang sama dengan arah gaya itu. Percepatan itu ditentukan oleh besar gaya dan massa benda tersebut. Gaya lebih besar yang bekerja pada suatu benda menyebabkan percepatan yang lebih besar. Benda bermassa lebih besar memerlukan gaya yang lebih besar daripada benda yang bermassa lebih kecil untuk mencapai percepatan yang sama. Berarti sekarang seharusnya kamu dapat menjawab pertanyaan .

Apa yang dapat dilakukan pemain tenis meja  agar mendapatkan percepatan yang besar pada bolanya?

Dapatkah kamu menjelaskan dengan hukum kedua Newton, mengapa mobil kecil mengkonsumsi lebih sedikit bensin untuk menempuh jarak yang sama dengan yang ditempuh mobil besar? Perhatikan contoh soal berikut agar dapat menerapkan hukum kedua Newton dalam kehidupan sehari-hari.

Benda Jatuh

Sulit dipercaya, jika kamu menjatuhkan bola besi tolak peluru dan kelereng dari atas jembatan secara serentak, kedua benda tersebut akan tercebur ke dalam air pada saat hampir bersamaan. Hal ini berarti percepatan gerak kedua benda tersebut juga hampir sama. Apakah kamu menduga bola besi tolak peluru menghantam air lebih dulu, karena memiliki massa lebih besar? Memang benar bahwa gaya gravitasi pada bola boling lebih besar, karena massanya lebih besar. Namun massa yang lebih besar membuat kelembaman bola boling tersebut menjadi lebih besar pula, sehingga lebih banyak gaya diperlukan untuk mengubah kecepatannya. Kelereng memiliki massa jauh lebih kecil daripada bola boling, namun kelembamannya juga jauh lebih kecil. Gambar 8.14 memperlihatkan foto gerak jatuh dua bola. Bola besar memiliki massa lebih besar daripada bola kecil, namun dapat kamu lihat kedua bola tersebut jatuh dengan kecepatan yang sama.



Picture
 
Apakah Gaya Itu?

Doronglah daun pintu sehingga terbuka. Tariklah sebuah pita karet. Tekanlah segumpal tanah liat. Angkatlah bukumu. Pada setiap kegiatan itu kamu mengerahkan sebuah gaya. Gaya adalah suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap benda lain. Kadang-kadang, akibat suatu gaya tampak demikian jelas, seperti saat sebuah mobil sedang melaju dan menabrak sebatang pohon. Akan tetapi, akibat gaya-gaya lain tidak sejelas pohon yang ditabrak itu. Dapatkah kamu merasakan gaya dari lantai yang bekerja pada kakimu?

Catatlah semua gaya yang mungkin kamu lakukan atau alami pada suatu hari tertentu. Bayangkan tindakan-tindakan seperti mendorong, menarik, merenggangkan, meremas, membengkokkan, dan menjatuhkan benda. Pada saat itu kamu mengerahkan gaya kepada benda tersebut.

Bagaimana kamu dapat mengukur besar gaya? Besar gaya diukur dengan neraca pegas. Gaya diukur dalam satuan newton (N).

Gaya Sentuh dan Gaya Tak Sentuh

Pada saat kamu mendorong meja, kamu harus menyentuh meja itu untuk mengerahkan gaya kepada meja itu. Demikian pula jika kamu hendak melontarkan batu dengan menggunakan ketapel. Gaya otot pada saat kamu mendorong meja dan gaya pegas pada saat kamu melontarkan batu dengan ketapel termasuk gaya sentuh. Disebut gaya sentuh karena sebuah benda yang memberikan gaya harus menyentuh benda lain yang dikenai gaya tersebut. Contoh lain gaya sentuh adalah gaya gesekan, yang akan kita bahas nanti.

Jika kamu melepaskan kapur dari ketinggian tertentu, maka kapur itu akan jatuh ke bawah, ditarik oleh gaya gravitasi Bumi. Gaya gravitasi termasuk gaya tak sentuh, karena tanpa harus melalui sentuhan kapur dan Bumi. Gaya listrik dan gaya magnet adalah contoh lain gaya tak sentuh.

Akibat Gaya terhadap Benda

Apa yang terjadi pada sebuah benda saat gaya dikenakan pada benda tersebut? Apabila sebuah benda sedang bergerak, apakah gaya tersebut mengubah kecepatan benda itu? Kecepatan bola tersebut tentunya berubah begitu benturan terjadi. Jadi gaya dapat mengubah kecepatan benda.

Perhatikan plastisin yang ditekan. Pada saat menekan plastisin, tangan itu memberikan gaya kepada plastisin itu. Bagaimana bentuk plastisin setelah ditekan? Ternyata gaya juga dapat menyebabkan bentuk benda berubah.

Gaya-gaya Setimbang

Gaya-gaya tidak selalu mengubah kecepatan. Suatu pertandingan tarik tambang,kedua tim tersebut sama-sama mengerahkan gaya dengan arah berlawanan. Bila kedua tim tersebut tidak bergerak, maka gaya yang dilakukan kedua tim pada tali tersebut sama besar. Gaya yang menarik tali ke kiri diimbangi dengan gaya yang menarik tali ke kanan. Gaya-gaya yang besarnya sama dan arahnya berlawanan yang bekerja pada sebuah benda disebut gaya-gaya setimbang.
Gaya-gaya Tak setimbang

Pernahkah kamu menarik sebuah gerobak yang bermuatan? Untuk membuat gerobak bergerak, kamu harus menarik gerobak tersebut. Jika gaya yang kamu kerahkan tidak cukup besar, kamu mungkin meminta bantuan temanmu. Temanmu mungkin akan menarik gerobak itu bersamamu atau mendorongnya dari belakang. Dua gaya tersebut, yaitu gaya dari kamu dan temanmu akan bekerja pada arah yang sama. Jika dua gaya bekerja pada arah yang sama, maka kedua gaya itu dijumlahkan. Gaya total atau gaya resultan pada gerobak tersebut sama dengan jumlah kedua gaya itu. Jika gaya total pada suatu benda menuju ke arah tertentu, gaya tersebut disebut gaya-gaya tak setimbang. Gaya-gaya tak setimbang selalu mengubah kecepatan sebuah benda.

Apabila temanmu mendorong gerobak dengan arah yang berlawanan dengan arah gaya dorongmu, gaya-gaya itu digabung dengan cara yang berbeda. Jika dua gaya berlawanan arah, maka gaya total kedua gaya tersebut merupakan selisih kedua gaya. Jika satu gaya lebih besar daripada gaya yang lain, gerobak itu akan bergerak ke arah gaya yang lebih besar. Dalam hal ini temanmu jelas tidak membantu kamu. Menurut pendapatmu apa yang terjadi jika gaya dorongmu dan gaya dorong temanmu sama dan berlawanan arah.
Jadi gaya dapat digambarkan sebagai anak panah. Panjang anak panah menunjukkan besar gaya, dan arah anak panah menunjukkan arah gaya. Dengan menggunakan anak panah ini kamu dapat menyatakan berapa besar hasil gabungan gaya-gaya itu dan ke mana arahnya.





    CATATAN

     Materi IPA Fisika yang ada di blog ini disadur dengan beberapa perubahan diambil dari BSE (Buku Sekolah Elektronik)

    Archives

    September 2011
    August 2011

    Categories

    All
    Fisika Smp Kelas 8
    Gelombang Transversal
    Pesawat Sederhana
    Usaha Dan Energi