Rangkuman Materi Energi dan Usaha Kelas 8

 Rangkuman Materi Energi dan Usaha Kelas 8

A.              Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha

1. Dalam Sistem Internasional (SI), satuannnya adalah Nm atau Joule disingkat J

2. Bentuk energi

     a. Energi kimia, terdapat pada makanan dan bahan bakar berupa kayu, arang,

           minyak bumi, batu bara (energi yang terkandung dalam zat)

      b. Energi mekanik atau energi gerak adalah jumlah energi kinetik dan energi

           potensial

      c. Energi listrik adalah energi yang dimiliki arus listrik

      d. Energi cahaya

      e. Energi bunyi

      f. Energi kalor

      g. Energi nukilr adalah energi yang terdapat di dalam inti atom (unsur radioaktif)

3. Perubahan energi

        contoh :

        a. Energi listik menjadi energi panas, misalnya pada setrika listrik, kompor listrik ,solder

        b. Enrgi listrik menjadi enrgi cahaya, misalnya pada lampu

        c. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman aki

        d. Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis

 Energi mekanik

    Energi mekanik adalah energi yang dimilki suatu benda yang berkaitan dengan energi gerak. Energi mekanik terdiri atas energi potensial dan energi kinetik

     a. Energi Potensial

          Energi potensial adalah energi yang dimilki suatu benda karena kedudukannya      terhadap bumi/ acuan tertentu.

 Contoh : batu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu

        Bentuk matematis  energi potensial adalah

                Ep = m x g x h

               

     Ep = energi potensial (Joule)

     m = massa (kg)

      g =  percepatan gravitasi m/s ²

      h = ketinggian (m)

        Contoh soal

    Seorang pemanjat tebing bermassa 50 kg berada diketinggian 100 m dari tanah. Berapa energi potensial yang dimilki pemanjat tersebut? (g= 10m/s²)

Jawab

Diketahui :

m = 50 kg

h = 100m

g = 10m/s²

Ditanyakan : Ep

Ep = m x g x h

       =    50 kg x 10m/s² x 100 m = 50.000 J

b . Energi Kinetik

    Energi kinetik adalah energi yang dimilki sebuah benda karena kelajuannya

  Rumus energi kinetik

                Ek = ½ x m x v²

    Ek = energi kinetik (Joule)

    m = massa (kg)

    v = kelajuan (m/s)

Contoh

Sebuah benda yang massanya 0,2 kg bergerak dengan kecepatan 100 m/s. Berapa energi kinetik yang dimilki benda tersebut?

Dik : m = 0,2 kg; v = 100m/s

Dit : Ek

Jawab : Ek = ½ m x v² = ½ x 0,2 kg x 100 ² m/s = 1.000 Joule

C. Energi Potensial dan energi kinetik pada benda bergerak

Perhatikan batu yang kamu jatuhkan dari suatu ketinggian. Ketika batu berada pada suatu ketinggian, batu bermassa m pada suatu ketinggian h mempunyai energi potensial Ep yang besarnya mgh.

    Ketika batu tersebut dijatuhkan, energi potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik. Semakin bergerak ke bawah, energi potensialnya semakin berkurang dan energi kinetiknya semakin bertambah. Hal ini dikarenakan semakin bergerak ke bawah, ketinggian batu dari lantai semakin kecil (Ep berkurang) dan kelajuannya semakin bertambah (Ek semakin bertambah)

Pada ketinggian tertentu, batu akan mempunyai energi potensial sama dengan energi kinetiknya. Pada akhirnya, batu tersebut jatuh ke lantai. Pada saat ini yang dimiliki batu seluruhnya adalah energi kinetik.

d . Hukum Kekekalan Energi

   Hukum kekekalan energi adalah energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan tetapi dapat berubah bentuk dari suatu bentuk ke bentuk yang lain.

Contoh :

        Sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari ketinggian 10 m. Pada saat ketinggian  benda 5 m dari tanah, hitunglah kecepatannya. Diketahui percepatan gravitasi g = 10 m/s²

        Jawab

        Diket :   h 1 = 30 m , h2 = 20 m, g = 10 m/s²

        Dit : v

        Jawab : Em1 = Em2

                         Ep1 + Ek1 = Ep2 + ek2

                      m x g x h1 = m x g x h2 + ½ x m x v²

                      ½ x m x v² =  m x g x h1 – m x g x h2

                                 v² = 2 x g x (h1- h2) 

                                v² = 2 x 10 m/s² x (30-20) m  =  200m/s           

                                 v =  √200 m/s      

                                v = 10√2 m/s

         

B. Usaha

        Usaha dalam kehidupan sehari-hari adalah upaya manusia untuk melakukan sesuatu guna tujuan tertentu

        Usaha menurut sains  adalah hasil kali gaya dan perpindahan. Secara matematis ditulis

                W = F x s                                                                                                                                                                                                                             

                Satuan usaha adalah Nm = Joule.

                Gaya yang dimaksud dalam persamaan ini  adalah gaya yang searah dengan arah              perpindahan

        Contoh

        Seorang pria mendorong peti besi dengan gaya 500 N. Peti tersebut bergeser sejauh 2 m. hitunglah usaha yang dilakukan pria tersebut!

        Dik : F = 500 N, s = 2 m

        Dit : W

        Jawab : W= F xs

                 =    500 N x 2 m = 1.000 Nm = 1.000 Joul

Hubungan energi dengan usaha

Proses melakukan usaha merupakan cara untuk memindahkan energi. Usaha yang dilakukan suatu benda sama besar dengan energi yang dipindahkan.

 W = E2 – E1

W = usaha (Joule)

E1 = energi pada keadaan 1 (Joule)

E2 = energi pada keadaan 2 (Joule)

        Contoh

        1. Sebuah benda yang sedang bergerak mempunyai energi kinetik 500 joule. Benda tersebut dipercepat hingga energi kinetiknya 600 Joule. Hitunglah usaha yang dilakukan benda tersebut!

        Dik : Ek1 = 400 J

                Ek2 = 500 J

        Dit : W

        Jawab : W =Ek2-Ek1

                           500 J - 400 J  = 100 J

        2. Sebuah mobil massanya 1. 000 kg bergerak dengan kelajuan 72 km/jam. Pengemudi melihat kemacetan di depan maka rem diinjak sehingga kelajuan mobil menjadi 36 km/ jam. Selama pengereman, mobil menempuh jarak 10 m. Hitunglah gaya yang dilakukan rem pada roda?

        Dik : m = 1 000 kg

               v1 = 72 km/jam = 20  m/s

                v2 = 36 km/jam = 10 m/s

                 s = 10 m

        Dit : F

        Jawab :

        Energi mobil adalah energi kinetik maka Ek = ½ mv²

        Ek1 = ½ mv² = ½ x 1 000 kg x (20)² = 50 x 400 = 20.000 J

        Ek2 = ½ mv² = ½ x 1 000 kg x (10)² = 50 x 100 = 5. 000

        W= Ek2- Ek1 = 5 000 J – 20. 000 J = - 15 .000 J

                               =

        W = F x s

        F = W/s = - 15. 000 J /10 m = - 1.500 N

c. Daya

        Daya adalah perubahan energi setiap satu sekon. Daya dilambangkan dengan huruf P

        P = W/t

        P = daya (Joule/sekon)

        W = usaha (Joule)

        t = waktu (sekon)

  Joule/sekon = watt dilambangkan dengan w

        Hubungan antara daya, kecepatan dan usaha

              P = F X v

        P = daya sesaat

        F = gaya

        V = kecepatan

        Contoh : seorang pria beratnya 600 N mampu menaiki tangga setinggi 10 m dalam waktu 10 detik. Berapa daya yang dimilki pria tersebut!

        Dik : W = 600 N , F sama dengan W , s = 10 m dan t = 10 s

        Dit : P

        Jawab : P = W/t = F X s    = 600 N x 10 m   = 600 Joule /s

                                       t                10 s

        1. Lampu yang berdaya 30 watt lebih terang daripada lampu yang berdaya 20 watt, hal itu terjadi karena lampu yang 30 watt dapat mengubah energi listrik  ke energi cahaya lebih cepat daripada yang 20 watt