usaha dan energi

Energi dan Usaha

Pengertian

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Sedangkan, usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda untuk melakukan perpindahan (gaya dikali perpindahan). Pengertian energi dan usaha di atas adalah pengertian secara fisika, sedangkan dalam kehidupan sehari-hari agak sedikit berbeda. Misalnya : Bedu mempunyai usaha pembuatan batu bata dan Amir mempunyai usaha toko manisan. Atau sering kita dengar kata-kata orang tua bahwa kita harus ber-usaha keras untuk mengejar cita-cita. Tetapi sebenarnya bukan pengertian itu yag kita mau bahas pada artikel energi dan usaha ini, melainkan pengertian energi dan usaha secara fisika. 

Pembahasan 

Karena blog ini merupakan blog yang membahas mengenai ilmu pengetahuan atau memerlukan pembuktian ilmiah, maka yang akan kita bahas bukan masalah makna kata-kata dari energi dan usaha atau usaha dan energi, melainkan kita akan mencoba mengetahui perhitungan secara matematis. Jadi setiap benda mati ataupun mahluk hidup yang melakukan suatu pekerjaan akan dapat kita hitung besarnya energi yang dibutuhkannya. Ada rumus-rumus khusus yang telah dibakukan dalam penyelesaian materi fisika energi dan usaha ini.

Sebelumnya saya ingin membahas sekilas tentang pernyataan teman kuliah saya dulu. Memang pernyataan ini adalah hukum yang sudah dibakukan di dalam ilmu fisika, tetapi seuntai kalimat ini selalu teringat oleh saya yaitu "energi masuk sama dengan energi keluar". Mengapa pernyataan atau hukum fisika satu ini selalu saya ingat karena seringnya dulu saya ditegor oleh teman saya mengenai ini. Jadi karena saya jurusan tehnik elektro, maka seringkali mengikuti materi kuliah praktikum. Didalam praktikum dulu saya sering mengungkapkan ide yang bertentangan dengan hukum tersebut. Mungkin karena dorongan ingin mencari ide cemerlang maka ide-ide saya ternyata sangat bertentangan. Dari bebarapa kali saya diingatkan mengenai hukum ini, ada satu yang paling saya ingat yaitu ide untuk menghubungkan poros suatu motor yang bergerak ke suatu generator. Jadi maksud saya energi yang dipakai untuk menggerakkan motor listrik dapat kita ambil dengan cara memasang generator pada poros yang sama dan mengalirkannya kembali sebagai supply listrik pada motor. Secara pikiran sederhana memang pada saat generator mendapatkan putaran mekanis maka kumparannya akan mendapatkan listrik. Tetapi kalau kita lebih detail bahwa energi yang dibutuhkan untuk memutar poros motor yang terkopel dengan generator tadi akan lebih besar karena terbebani oleh generator. Jadi energi listrik akan sama dengan energi yang masuk pada motor ditambah energi yang masuk pada generator, sehingga mustahil bagi saya untuk menyuplai rangkaian kembali dari energi listrik hasil generator tersebut.

Contoh gambar orang yang mengeluarkan energi :

Berjalan kaki : Orang yang sedang mengeluarkan energi

Contoh gambar orang yang sedang melakukan usaha :

Orang sedang mendorong meja

Dari kedua contoh gambar usaha dan energi di atas dapat kita mengerti bahwa keduanya sedang mengeluarkan sejumlah energi tertentu untuk melakukan usaha yaitu jalan kaki dan mendorong meja. Secara fisika kita dapat menghitung seberapa besar energi yang dibutuhkan untuk suatu benda berpindah dalam jarak tertentu. Misalnya orang yang berjalan kaki sejauh sekian meter, maka dapat diperoleh berapa energi yang dikeluarkannya dengan rumus fisika tentang energi dan usaha. Begitu juga halnya pada orang yang sedang mengeluarkan energi untuk mendorong meja.

Jenis-jenis Energi dalam Fisika

Dari beberapa artikel fisika yang saya baca umumnya energi dibedakan menjadi 3 (tiga) yaitu :

1. Energi Potensial

Yaitu energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya, contohnya : pegas. Energi ini sifatnya tersembunyi dan akan keluar jika dilakukan sesuatu kepadanya. Coba anda tarik sebuah pegas dengan kencang-kencang, maka pegas tersebut akan bergerak berulang-ulang atau melepaskan energi secara berulang-ulang. Padahal kita hanya menariknya satu kali saja. Contoh energi potensial pada pegas ini disebut juga energi potensial elastis.

2. Energi Kinetik

Yaitu energi yang dimilki oleh suatu benda karena gerakannya. Jadi bisa dikatakan energi kinetik ini adalah energi yang berhubungan dengan gerakan, misalnya : percobaan menjatuhkan beberapa benda dengan berat yang sama pada tanah yang berlumpur. Diperoleh kesimpulan bahwa kuadrat kecepatan akan berbanding lurus dengan kedalaman tanah tersebut.

3. Energi Mekanik

Yaitu energi yang diperoleh dari hasil penjumlahan energi potensial dengan energi kinetik.

\

Rumus-rumus Fisika Energi dan Usaha

I. Rumus pada Energi
1. Rumus pada energi Potensial
Ep = m. g. h
Ket :
Ep = Energi potensial gravitasi (Joule)
m = Massa benda (Kg) 
g = Percepatan gravitasi (N/kg) atau (m/s kuadrat)
h = Ketinggian benda (meter)

Rumus lain energi potensial :
Ep = Em - Ek

2. Rumus pada Energi Kinetik 
Ek = 
Ket :
Ek = Energi kinetik
v = kecepatan (m/s)
m = massa benda (kg)

Rumus lain energi kinetik :
Ek = Em - Ep

3. Rumus Energi Mekanik
Em = Ep + Ek
Ket:
Em = Energi Mekanik

II. Rumus Usaha
W = F.s
atau
W = F. s cos θ 
Ket :
W = Usaha (Joule atau Kg m/s)
F = Gaya (Newton)
s = Jarak perpindahan benda
θ = Sudut antara arah gaya dengan arah perpindahan


III. Rumus Hubungan Energi dan Usaha
W = ΔEp = m. g. (h2 - h1)
atau
W = ΔEk = 
     
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
Keterangan :
W = Usaha
Ep1 = Energi potensial awal
Ek1 = Energi kinetik awal
Ep2 = Energi potensial akhir
Ek2 = Energi kinetik akhir


IV. Rumus Hubungan, Energi, Usaha dan Daya

P =ΔE / Δt

atau
P = W / Δt 
atau
P = F. s / Δt 
atau
P = F. v  
Keterangan :
P = Daya (Watt atau J/s)
ΔE = Perubahan energi (J)

Δt = Perubahan waktu (s)
W = Usaha (J)
F = Gaya (N)
s = Jarak (m)