Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Satuan energi dalam Sistem Internasional (SI) adalah joule ( J). Satuan energi dalam sistem yang lain adalah kalori, erg, dan kWh (kilo watt hours). Kesetaraan joule dengan kalor adalah sebagai berikut. 1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori
A. Bentuk-bentuk energi
Ada beberapa macam bentuk energi yang dapat kita jumpai setiap hari, misalnya; energi listrik, energi kimia, energi bunyi, energi panas, energi pegas, energi cahaya, dan energi atom.
- Energi Listrik
Energi listrik adalah energi yang terjadi karena muatan-muatan listrik yang berpindah gerak, misalnya terjadinya petir, waktu pengelasan dengan listrik.
Energi kimia yaitu energi yang diperoleh dari reaksi senyawa-senyawa kimia, misalnya batu bara (bahan tambang), dan makanan. Energi kimia juga dapat kita jumpai dalam batu baterai dan akumulator.
- Energi Kalor
Energi Kalor adalah energi yang terdapat dalam suatu benda karena atom di dalam benda bergerak lebih cepat sehingga terjadi tumbukan yang menghasilkan panas atau kalor. Contoh kalau kita saling menggosokkan kedua telapak tangan kita maka akan terasa panas.
- Energi Cahaya
Energi Cahaya adalah, energi yang berupa pancaran cahaya dari suatu benda , misalnya lampu, sinar matahari, dan api.
- Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas adalah energi yang dimiliki oleh pegas atau per Energi potensial pegas ini biasanya diubah menjadi energi gerak misalnya pada mainan anak atau jam putar.
- Energi Bunyi
Energi bunyi adalah energi yang ditimbulkan karena kekuatan bunyi, misalnya suara petir yang dapat mengetarkan jendela kaca, atau musik yang terlalu keras akan menggetarkan dinding dan jendela kaca.
- Energi Atom
Energi atom adalah energi yang timbul karena suatu atom pecah atau membelah yang dikenal dengan istilah fisi. Dan apabila beberapa atom bergabung dan membentuk atom yang lebih besar maka akan membentuk energi yang lebih besar, atau yang dikenal dengan fusi. Contoh peledakan bom atom Nagasaki dan Hirosima
B. Hukum Kekekalan Energi
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan , tetapi energi hanya dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi. Sumber utama energi di dunia adalah matahari, hewan dan manusia mendapatkan energi dari tumbuhan, energi tumbuhan berasal dari mata hari dan mineral dalam proses fotosintesis, mineral berasal dari dalam tanah, mineral dalam tanah berasal dari proses penguraian atau pembusukan makhluk hidup yang telah mati dan seterusnya. Jadi energi tidak dapat musnah.
Energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya :
a. Energi listrik menjadi energi panas, contoh : setrika, kompor listrik, dan solder.
b. Energi mekanik menjadi energi panas, contoh : menggosokkan tangan
c. Energi mekanik menjadi energi bunyi, contoh : bertepuk tangan
d. Energi kimia menjadi energi listrik, contoh : baterai dan aki
e. Energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor, contoh : bohlam lampu
f. Energi cahaya menjadi energi kimia, contoh : proses pemotretan
D. Energi kinetik (Ek)
Energi kinetik (Ek) adalah energi yang dimiliki suatu benda karena geraknya. Contoh mangga yang jatuh dari ketinggiannya, mobil yang sedang berjalan, dan air terjun.
Energi kinetic sering disebut sebagai energi gerak.
Energi kinetic dituliskan secara matematis sebagi berikut
E k = m . v2 m = massa (kg);
v = kecepatan (m/s)
E. Energi potensial (Ep)
Energi potensial (Ep) adalah energi yang dimiliki suatu benda karena kedudukannya. Energi potensial dirumuskan sebagai berikut. Misalnya karet yang dibentangkan atau kayu yang dinaikkan pada posisi yang lebih tinggi. Kedua benda tersebut dikatakan memiliki energi yang tersimpan, karena jika dilepaskan akan kembali pada kedudukan semula.
Benda-benda yang memiliki enrgi potensial antara lain; pegas, karet yang direntangkan, dan benda-benda yang memiliki ketinggian tertentu.
E p = m . g . h m = massa (kg);
g = percepatan gravitasi (10 m/s2); h = ketinggian (m)
F. Energi mekanik (Em)
Energi mekanik (Em) menrupakan penjumlahan antara besarnya energi kinetik dengan energi potensial. Energi mekanik dapat dirumuskan dengan :
Em = Ek + E p
G. Usaha
Benda dikatakan melakukan usaha apabila ada gaya yang bekerja pada benda tersebut dan selama gaya bekerja terjadi perubahan tempat kedudukan.
Usaha adalah hasil kali antara besarnya gaya yang diberikan pada benda dengan besar perpindahan benda tersebut. Besarnya usaha dapat dirumuskan :
W = F . s w = Usaha (Joule)
f = Gaya (Newton)
s = jarak/perpindahan (m)
Jika suatu benda melakukan gaya tegak lurus terhadap arah perpindahan benda, maka benda tersebut tidak melakukan usaha atau usaha sama dengan nol. Usaha juga dikatakan bernilai nol apabila ada perpindahan , tetapi tidak ada gaya yang bekerja. Misalnya ketika kita naik sepeda yang melaju di jalan raya yang menurun tanpa mengayuh.
Usaha merupakan perubahan energi yang terjadi pada suatu benda. Maka satuan usaha sama dengan satuan energi yaitu joule. Satuan lain adalah neweton meter (Nm)
1 joule = 1 Nm
Satu joule adalah usaha yang dilakukan sebuah gaya sebesar 1N sehingga benda berpindah sejauh 1 meter.
H. Daya
Daya adalah kecepatan dalam melakukan usaha. Dengan demikian alat yang memiliki daya yang besar dapat melakukan usaha yang lebih cepat dibandingkan dengan alat yang mempunyai daya kecil.
Daya adalah usaha yang dilakukan tiap satuan waktu.
Besarnya daya dapat dirumuskan:
P = W/t P = Daya (watt)
W = usaha (joule)
t = waktu (sekon)
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi daya antara lain :
1. gaya, semakin besar gaya maka semakin besar dayanya
2. jarak perpindahan, semakin jauh jarak perpindahan semakin besar pula dayanya
3. waktu, semakin besar waktu yang diperlukan maka semakin kecil dayanya.
Satuan daya dalam Satuan Internasional (SI) adalah joule/sekon atau watt. Misalnya sebuah sebuah setrika listrik memiliki daya 300 watt, berarti banyaknya energi listrik yang diubah menjadi energi kalor setiap detiknya adalah 300 juole.