Modul Energi Dan Perubahannya [PDF]

Citation preview

MODUL FISIKA 2



ENERGI DAN PERUBAHAN ENERGI Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.



ENERGI POTENSIAL Energi potensial adalah energi yang berkaitan dengan kedudukan suatu benda terhadap suatu titik acuan ,yaitu titik yang akan menjadi dasar penentuan ketinggian benda



ENERGI MEKANIK Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki benda . Energi mekanik terdiri atas energi kinetik dan energi potensial.



HUKUM KEKEKALAN ENERGI Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan,tetapi energi dapat ditransformasikan dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya.



ENERGI KINETIK Energi kinetik adalah energi yang berkaitan dengan gerak suatu benda.



HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK TOTAL Besarnya energi mekanik suatu benda selalu tetap(konstan). Dengan kata lain ,pada suatu sistem yang hanya bekerja gaya berat dan tidak ada gaya luar yang bekerja ,berlaku energi mekanik total sistem konstan.



KESIMPULAN ANALISA HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK Jadi, berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik, pada saat benda jatuh bebas, energi potensial benda saat benda di atas sama dengan energi kinetik benda saat benda di bawah (lantai).



STUDY KASUS Sebuah mobil melewati area yang cukup sulit ditempuh . Permukaan yang tidak rata, terjal ,atau naik turun yang mengharuskan pengendara nya ekstra keras mengendarainya. Berdasarkan ilustrasi tersebut ,coba temukan konsep perubahan energi yang dipakai oleh pengendara untuk menempuh lintasan tersebut,terutama energi potensial,kinetik dan mekanik. . Diskusikan danpresentasikan hasilnya di depan kelas



MODUL FISIKA 2



ENERGI DAN PERUBAHAN PERUBAHAN ENERGI Energi dapat berubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi lainnya. Suatu bentuk energi akan terlihat manfaatnya setelah berubah bentuk menjadi bentuk energi yang lain. Beberapa contoh perubahan bentuk energi adalah sebagai berikut:



CONTOH PERUBAHAN ENERGI Energi Kimia Menjadi Energi Gerak (Mekanik) = Makanan yang kita makan diolah melalui reaksi kimia menjadi sumber energi untuk beraktivitas Energi Listrik Menjadi Energi Panas = Penggunaan Setrika untuk menggosok pakaian. Energi Listrik Menjadi Energi Bunyi = Penggunaan Bel untuk menghasilkan bunyi. Energi Listrik Menjadi Energi Gerak Mekanik = Penggunaan kipas angin. Energi Gerak (Mekanik) Menjadi Energi Panas = Gesekkan dua benda secara terus menerus menghasilkan panas. Energi Cahaya Menjadi Energi Kimia = Pemanfaatan cahaya matahari sebagai bahan dasar dalam proses fotosintesis oleh tumbuhan.



ENERGI NON KONVENSIONAL Minyak bumi termasuk sumber daya energi yang konvensional. Minyak bumi adalah sumber daya energi yang tidak dapat diperbaharui dan jumlahnya pun terbatas, sehingga suatu saat akan habis. Oleh karena itu, untuk mempertahankan eksistensi manusia di muka bumi ini, harus dicari sumber daya energi alternatif pengganti minyak bumi, sehingga kehidupan manusia di masa mendatang dapat dipertahankan. Adapun sumber daya energi nonkonvensional yang dapat digunakan sebagai alternatif pengganti minyak bumi adalah sebagai berikut



A. ENERGI MATAHARI Dalam hal ini dikaitkan dengan pemanfaatan energi matahari yang berasal dari pancaran sinar matahari secara langsung ke bumi. Dalam pelaksanaan pemanfaatannya dapat dibedakan atas 3 macam cara, yaitu sebagai berikut :



2. Konversi Surya Termis Elektris (KSTE) Pada cara ini yang dipanaskan adalah air juga, tetapi panas yang terkandung dalam air itu akan dikonversikan menjadi energi listrik. Pada prinsipnya, KSTE memerlukan sebuah konsentrator optik untuk pemanfaatan radiasi surya, sebuah alat untuk menyerap energi yang dikumpulkan, suatu sistem pengangkut panas, alat untuk menyerap energi yang dikumpulkan, suatu sistem pengangkut panas, dan sebuah mesin yang agak konvensional untuk pembangkit tenaga listrik.



1. Prinsip Pemanasan Langsung Dalam hal ini sinar matahari memanasi langsung benda yang akan dipanaskan atau memanasi secara langsung medium, misalnya air yang akan dipanaskan, menjemur pakaian, dan sebagainya. Dengan cara pemanasan langsung ini, suhu yang akan diperoleh tidak akan melampaui 100o C. Cara ini dapat lebih efektif bila mempergunakan pengumpul panas yang disebut kolektor. Sinar matahari dikonsentrasikan dengan kolektor ini pada suatu tempat sehingga diperoleh suhu yang lebih tinggi.



3. Konversi Energi Photovoltanik Pada cara ini energi sinar matahari langsung dikonversikan menjadi energi listrik. Energi pancaran matahari dapat diubah menjadi arus searah dengan mempergunakan lapisan-lapisan tipis dari silikon atau bahan-bahan semikonduktor lainnya.



MODUL FISIKA 2



ENERGI DAN PERUBAHAN B. ENERGI PANAS BUMI Energi panas bumi sudah lama digunakan manusia. Orang-orang Romawi menggunakan sumber air panas bumi untuk mengisi kolam pemandian panas bagi kesehatan lebih dari 2.000 tahun yang lalu. Tenaga panas bumi pada umumnya tampak di permukaan bumi berupa air panas, fumarol (uap panas), geiser (semburan air panas), dan sulfatora (sumber belerang). Dengan jalan pengeboran, uap alam yang bersuhu dan tekanan yang tinggi dapat diambil dalam bumi dan dialirkan ke generator turbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.



C. ENERGI ANGIN Perahu-perahu layar menggunakan energi angin untuk melewati perairan. Pada abad XV, Christopher Colombus memakai kapal layar besar untuk menemukan Benua Amerika. Kincir angin telah digunakan untuk menggiling tepung di Persia dalam abad VII. Kincir angin di negeri Belanda dipakai untuk menggerakkan pompa irigasi dan untuk menggiling tepung hingga kini masih terkenal, walaupun pada saat ini banyak berfungsi sebagai obyek wisata. Penggunaan tenaga angin dapat dilakukan untuk keperluan-keperluan sebagi berikut : Menggerakkan pompa-pompa air untuk irigasi ataupun untuk mendapatkan air tawar bagi ternak. Menggiling padi untuk mendapatkan beras. Menggergaji kayu. Membangkitkan tenaga listrik. Jadi, prinsipnya, angin ditangkap oleh kincir angin sehingga kincir angin berputar. Perputarannya diteruskan untuk memutar suatu generator pembangkit listrik. kemudian diperlukan sebuah tegangan dikarenakan kecepatan angin yang berubah-ubah, sehingga tegangan juga berubah-ubah.



D. ENERGI PASANG SURUT Banyak gaya dan kekuatan yang mempengaruhi lautan di permukaan bumi. Salah satu kekuatan yang bekerja terhadap air bumi adalah pengaruh massa bulan yang mengakibatkan adanya gaya tarik, sehingga menjelma menjadi suatu gejala yang dikenal sebagai pasang dan surut laut yang terjadi secara teratur, meskipun bulan terletak lebih dari 400.000 km dari bumi. Bilamana mengelilingi bumi, maka air laut akan ditarik ke atas karena gaya tarik gravitasi bulan.



E. ENERGI BIOGAS Sejak berabad-abad tinja binatang maupun tinja manusia dimanfaatkan untuk mempertahankan, bahkan meningkatkan kesuburan dan produktivitas tanah.



F. ENERGI BIOMASSA Di Negara-negara yang telah maju, dengan berkembangnya industry, peranan biomassa sebagai sumber energi makin berkurang dan diganti dengan energi komersial, mula-mula batu bara, kemudian minyak bumi. Pada saat ini Negara-negara industry praktis tidak lagi menggunakan energi yang berasal dari biomassa. Pola energi Negara-negara tersebut boleh dikatakan seluruhnya terdiri atas energi komersial.



MODUL FISIKA 2



ENERGI DAN PERUBAHAN ENERGI ALTERNATIF Energi alternatif adalah istilah yang merujuk kepada semua sumber energi yang dapat digunakan yang bertujuan untuk menggantikan bahan bakar konvensional tanpa akibat yang tidak diharapkan dari hal tersebut. Ciri Energi Alternatif 1. Dapat digunakan berulang-ulang 2. Jumlahnya berlimpah 3. Pengolahannya tidak merusak alam 4. Tidak berbahaya, aman, serata tidak menimbulkan berbagai penyakit akibat pengolahan/penggunaanya. 5. Ramah lingkungan



Sumber Energi Alternatif Matahari Energi panas matahari dapat dimanfaatkan secara langsung atau dapat juga dengan menggunakan alat yang disebut panel surya (sel surya). Sel surya ini dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Contoh manfaat: pengeringan hasil pertanian dan alat pemanas air. Biogas Contoh manfaat : gas metana dari kotoran hewan ternak dapat digunakan sebagai sumber energi listrik. Air Contoh manfaat : sebagai sumber energi pembangkit listrik tenaga air. Angin Contoh manfaat : sebagai sumber energi pembangkit listrik tenaga angin.



KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN ENERGI ALTERNATIF Keuntungan : Sumber energi alternatif dapat terus digunakan karena tidak akan habis (matahari, air, angin, dan panas bumi) akan memberikan energinya sepanjang masa. Energi yang dihasilkan oleh sumber bunyi alternatif sangat besar. Ramah lingkungan (Energi alternatif tidak menimbulkan polusi/pencemaran).



Kerugian : Energi alternatif dipengaruhi oleh musim. Membutuhkan biaya yang besar untuk membangkitkan energi alternatif. Membutuhkan teknologi tinggi untuk mengubah energi alternatif menjadi bentuk energi lain.



CONTOH SOAL ENERGI POTENSIAL Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh dari ketinggian 10 m. Hitung energi potensial gravitasi benda tersebut! (g=10 m/s2) Diketahui : m = 2 kg h = 10 m Ditanya : Ep? Jawab : Ep = m . g Ep = 2 . 10 . 10 = 200 J



CONTOH SOAL ENERGI KINETIK Sebuah balok bermassa 6 kg memiliki energi kinetik sebesar 48 J. hitunglah kecepatan balok tersebut..? Diketahui : m = 6 kg Ek = 48 J Ditanya : v =……….? Jawab : Ek = ½ mv2 48 = ½ 6 v2 v = (16)^1/2 v2 = 48/3 v = 4 m/s = 16