Bentuk–bentuk Energi Perubahan Bentuk Energi Sumber–sumber Energi Daya

137 w S V = S . g = ρ Keterangan: S = berat jenis benda Nm 3 , r = massa jenis benda kgm 3 , g = percepatan gravitasi ms 2 , V = volume benda. Contoh: Sebuah benda beratnya 250 N dan volumenya 5 m 3 . Berapakah berat jenis benda? Apabila per- cepatan gravitasi bumi 9,8 ms 2 , berapakah mas- sa jenis benda? Jawab: Diketahui: w = 250 N, V = 5 m 3 , g= 9,8 ms 2 . a. S = w V = 3 250 N 5 m = 50 Nm 3 b. S = . g, maka diperoleh: r = S g = 3 250 kg 9,8 m = 25,51 kgm 3 7 Energi dan Usaha A. ENERGI Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Dalam satuan SI, energi di- nyatakan dalam joule J atau kalori kal.

1. Bentuk–bentuk Energi

Energi kimia, energi kinetik, energi listrik, energi kalor, energi cahaya, energi otot, energi bunyi, energi nuklir, energi potensial.

2. Perubahan Bentuk Energi

a. Energi listrik → energi kalor Contoh: seterika, kompor listrik. b. Energi listrik → energi cahaya Contoh: lampu. c. Energi listrik → energi bunyi Contoh: radio dan bel listrik. d. Energi listrik → energi kinetik Contoh: kipas angin.

3. Sumber–sumber Energi

Sumber energi yang ada di alam banyak sekali jumlahnya, antara lain: matahari, air air terjun dan gelombang permukaan air, angin, fosil, nuklirinti atom.

4. Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik

Di unduh dari : Bukupaket.com 138

a. Energi Kinetik

Energi kinetik: energi yang dimiliki benda yang bergerak. Rumus: E k = 2 1 m v 2 Keterangan: E k = energi kinetik, m = massa benda kg, v = kecepatan gerak benda ms 2 .

b. Energi Potensial

Energi potensial: energi yang dimiliki oleh suatu benda karena letak atau kedudukan- nya. Rumus: E p = m . g . h Keterangan: E p = energi potensial joule, g = percepatan gravitasi ms 2 , h = ketinggian m. c. Energi mekanik Rumus: E m = E k + E p Hukum Kekekalan Energi “Energi tidak dapat dimusnahkan dan dicip- takan. Energi hanya dapat berubah bentuk dari suatu bentuk ke bentuk yang lain.” Contoh: Seekor burung terbang pada ketinggian 20 m dengan kecepatan 8 ms. Jika massa burung tersebut 0,25 kg, energi mekaniknya adalah …. Jawab: Diketahui: h = 20 m, v = 8 ms, dan m = 0,25 kg. E m = E p + E k = m . g . h + 2 1 m v 2 = 0,25 kg.10 ms 2 .20 m + ½ . 0,25 kg . 8 ms 2 = 50 joule + 8 joule = 58 joule B. USAHA Usaha adalah suatu proses yang dilakukan untuk me-mindahkan kedudukan suatu benda. Rumus: W = F . s Keterangan: W = usaha joule, F = gaya N, s = jarak perpindahan benda m.

1. Pesawat Sederhana Pesawat sederhana: suatu alat yang digunakan

untuk mempermudah pekerjaan manusia. a. Tuas pengungkit Beban Penumpu Lengan beban Lengan kuasa kuasa - Lengan beban: jarak benda ke penumpu. - Lengan kuasa: jarak gaya kuasa ke penumpu. Di unduh dari : Bukupaket.com 139 Rumus: w × L b = F × L k Keuntungan mekanis tuas k b L w KM F L = = Keterangan: w = berat benda newton, L b = lengan beban meter, F = gaya yang diberikan, L k = lengan kuasa meter. Contoh: Sebuah linggis dipakai untuk mengungkit batu yang beratnya 500 N. Jika panjang linggis 2,4 m dan lengan beban 40 cm, berapa gaya kuasa untuk mengungkit batu itu? Berapa keuntungan mekanisnya? Jawab: Diket: w B = 500 N, L= 2,4 m,L b = 40 cm = 0,4 m. Ditanya: F k = …? dan KM = …? Lengan kuasa àL k = L – L b = 2,4 m – 0,4 m = 2 m × = × ⇔ × = × ⇔ = = 500 N 0,4 m 2 m 200 Nm 100 N 2 m b b k k k k w L F L F F = = = k b L 2 m 5 L 0,4 m KM Gaya kuasa = 100 N dan keuntungan mekanis = 5. Macam-macam Tuas a Tuas jenis pertama. Titik tumpu T terletak di antara titik kuasa K dan titik beban B. Contoh: gunting, palu, tang, dan lain–lain. b Tuas jenis kedua. Titik beban B terletak di antara titik tumpu T dan titik kuasa K. Con- toh: gerobak dorong, pemecah biji, pembuka botol, dan lain–lain. c Tuas jenis ketiga. Titik kuasa K terletak di antara titik tumpu T dan titik beban B. Contoh: lengan bawah, jepitan, sekop.

b. Katrol kerekan

Katrol tetap Katrol bebas Katrol majemuk Keuntungan mekanis = = 1 w KM F = = 2 w KM F = = w KM n F n = jumlah katrol Gambar K T B F k W b K T B F k W b W b

c. Bidang Miring

B w F T h l Di unduh dari : Bukupaket.com 140 Rumus: w F h =  Keterangan: F = gaya kuasa, w = berat beban,  = panjang lintasan, h = tinggi bidang miring. Beberapa pesawat sederhana yang prinsip ker- janya sama dengan bidang miring, yaitu: baji dan sekrup. d d Jika r = jari–jari sekrup dan d = jarak antara 2 ulir, maka diperoleh keuntungan mekanis sekrup adalah: π = 2 r KM d

2. Daya

Daya adalah kecepatan melakukan usaha atau kecepatan memindahkan atau men- gubah energi tersebut. Rumus: W P t = Keterangan: P = daya jouledetik, atau watt, W = usaha joule, t = waktu sekon atau detik. 8 Tekanan A. PENGERTIAN Tekanan adalah besarnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas. Rumus: F P A = Keterangan: P = tekanan Nm 2 atau Papascal, F = gaya tekanan N, A = luas bidang tekanan m 2 . Tekanan Hidrostatis P h Tekanan hidrostatis adalah tekanan dalam zat cair yang disebabkan oleh berat zat itu sendiri. Rumus: P h = r . g . h Keterangan: P h = tekanan hidrostatis Nm 2 , Pa, atm, r = massa jenis zat cair kgm 3 , grcm 3 , g = gravitasi 9,8 ms 2 . 1 Pa = 1 Nm 2 1 N = 1 kg ms 2 Di unduh dari : Bukupaket.com 141 Contoh: Apabila percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m s 2 dan massa jenis air 1.000 kgm 3 , tekanan hi- drostatis yang dialami oleh ikan adalah .... 20 cm 5 cm Pembahasan: g = 10 ms 2 = 1000 kgm 3 Ditanyakan: P h tekanan hidrostatis? Jawab: • Mencari ketinggian ikan dari permukaan air: h = 50 cm − 30 cm = 30 cm = −0,3 m • Besarnya tekanan hidrostatis adalah: Ph = . g . h = 1000 . 10 . 0,3 = 3000 Nm 2 B. HUKUM PASCAL “Gaya yang bekerja pada suatu zat cair dalam ru- ang tertutup, tekanannya diteruskan oleh zat cair itu ke segala arah dengan sama besar.” Secara matematis hukum Pascal dituliskan: 1 2 1 2 F F A A = Keterangan: F 1 = gaya tekan pada ruang 1 N, F 2 = gaya tekan pada ruang 2 N, A 1 = luas permukaan ruang 1 m 2 , A 2 = luas permukaan ruang 2 m 2 . Contoh alat yang bekerja berdasarkan hukum Pascal antara lain: dongkrak, jembatan angkat kempa hidrolik, rem hidrolik, pengangkat hidrolik. C. HUKUM ARCHIMEDES Benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair, mengalami gaya ke atas yang besarnya sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan. Rumus: F A = r f × g × V f Keterangan: F A = gaya ke atas oleh zat cair newton, r f = massa jenis luida zat cair kgm 3 , grm 3 , V f = volume luida yang dipindahkan volume benda yang tercelup di dalam luida, g = gravitasi bumi 9,8 ms 2 .

1. Benda terapung