206
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Energi dan Usaha
2 Energi potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena
kedudukannya terhadap tanah. Misalnya, pada peristiwa jatuhnya buah mangga. Ketika buah mangga terjatuh, buah mangga tersebut
memiliki energi kinetik karena geraknya. Akan tetapi ketika buah mangga masih berada di pohon, buah mangga tersebut memiliki
energi potensial karena kedudukannya terhadap tanah. Sedangkan, saat buah mangga menyentuh tanah, energi potensialnya nol karena
kedudukannya terhadap tanah nol. Untuk lebih memahami energi potensial yang dimiliki suatu benda, lakukan kegiatan berikut
Praktikum 1
Energi Potensial A. Tujuan
Mengetahui pengaruh massa dan ketinggian benda terhadap perubahan bentuk tanah liat.
B. Alat dan Bahan
1. Tanah liat
secukupnya 2.
Bola yang bermassa sama 2 buah
3. Bola yang massanya berbeda
1 buah
C. Langkah Kerja
1. Letakkan dua bagian tanah liat di atas lantai
2. Jatuhkan dua bola yang massanya berbeda dari ketinggian ±1 m Masing-masing
bola harus jatuh tepat di atas tanah liat. Amati perubahan bentuk tanah liat setelah terbentur bola
3. Ulangi langkah 1–2 dengan dua bola yang massanya sama
4. Jatuhkan satu bola dari ketinggian 1 m dan bola lainnya dari ketinggian 2 m Amati
perubahan tanah liat setelah terbentur bola 5.
Bandingkan 2 percobaan di atas Diskusikan hal-hal berikut bersama kelompokmu a.
Adakah pengaruh massa pada perubahan bentuk tanah liat? b.
Adakah pengaruh ketinggian terhadap bentuk tanah liat? 6.
Buat kesimpulan dari kegiatan di atas kemudian sampaikan hasil diskusimu di depan kelas Beri kesempatan pada kelompok lain untuk menanggapi
7. Kembalikan peralatan yang telah kamu gunakan ke tempat semula
8. Jangan lupa untuk membersihkan tanah liat yang telah kalian gunakan Jagalah
kebersihan lingkunganmu
Berdasarkan percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar massa benda maka semakin besar energi potensial
yang dimilikinya. Semakin tinggi letaknya, energi potensial yang dimiliki juga semakin besar. Besarnya energi potensial dapat
dirumuskan sebagai berikut.
E
p
= m . g . h . . . 17.3
Di unduh dari : Bukupaket.com
207
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Energi dan Usaha
Keterangan:
g : percepatan gravitasi bumi ms
2
g = 10 ms
2
h : ketinggian m
Agar kamu lebih memahami energi potensial, pelajarilah contoh soal berikut
Contoh Soal
2. Perubahan Bentuk Energi
Sebelumnya telah disebutkan bahwa dalam baterai terdapat energi kimia dan lampu senter menyala karena adanya energi listrik. Lalu bagaimana cara
lampu senter memperoleh energi listrik? Energi listrik yang digunakan untuk menyalakan lampu berasal dari baterai. Baterai mengubah energi kimia
menjadi energi listrik.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering mengatakan bahwa kita kehabisan energi setelah melakukan suatu aktivitas atau baterai senter kita
telah habis. Benarkah energi dapat habis? Sebenarnya ketika kita melakukan aktivitas, energi yang tersimpan dalam tubuh kita telah berubah bentuk menjadi
Nah, tidak sulit, bukan? Sekarang coba kamu kerjakan soal berikut
Kerja Mandiri 2
Kerjakan soal berikut dengan tepat 1.
Apa yang dimaksud dengan energi potensial suatu benda? 2.
Buah kelapa yang memiliki massa 1 kg jatuh dari atas pohon yang tingginya 4 m. Berapakah energi potensial yang dimiliki buah kelapa?
3. Sebuah bola jatuh dari ketinggian 8 m. Jika energi potensial yang dialami bola adalah
10 joule, berapa massa bola tersebut? Buah kelapa yang massanya 1,2 kg berada pada pohon setinggi 5 m. Jika
percepatan gravitasi di tempat itu 10 ms
2
, berapakah besar energi potensial yang dimiliki buah kelapa tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui: m = 1,2 kg
h = 5 m g = 10 ms
2
Ditanyakan: E
p
= . . . ? Jawab:
E
p
= m . g . h E
p
= 1,2 . 10 . 5 E
p
= 60 J Jadi, energi potensial yang dimiliki kelapa tersebut sebesar 60 J.
Di unduh dari : Bukupaket.com
208
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Energi dan Usaha
energi kinetik. Energi kimia yang dimiliki oleh baterai tidak habis, tetapi energi tersebut telah berubah menjadi energi listrik.
Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Perubahan bentuk energi yang biasa dimanfaatkan sehari-hari antara lain
sebagai berikut. a.
Energi listrik menjadi energi panas Contoh perubahan energi listrik menjadi energi panas terjadi pada
mesin pemanas ruangan, kompor listrik, setrika listrik, heater, selimut listrik, dan solder.
b. Energi mekanik menjadi energi panas
Contoh perubahan energi mekanik menjadi energi panas adalah dua buah benda yang bergesekan. Misalnya, ketika kamu meng-
gosok-gosokkan telapak tanganmu maka kamu akan merasa panas.
c. Energi mekanik menjadi energi bunyi
Perubahan energi mekanik menjadi energi bunyi dapat terjadi ketika kita bertepuk tangan atau ketika kita memukulkan dua buah benda keras.
d. Energi kimia menjadi energi listrik
Perubahan energi pada baterai dan aki merupakan contoh perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
e. Energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor
Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor terjadi pada berpijarnya bohlam lampu. Seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa
energi cahaya biasanya disertai bentuk energi lainnya, misalnya kalor. Coba dekatkan tanganmu ke bohlam lampu yang berpijar Lama-
kelamaan tanganmu akan merasa semakin panas.
f. Energi cahaya menjadi energi kimia
Perubahan energi cahaya menjadi energi kimia dapat kita amati pada proses pemotretan hingga terbentuknya foto.
Agar kamu lebih memahami peristiwa perubahan bentuk energi, lakukan kegiatan berikut
Praktikum 2
Perubahan Bentuk Energi A. Tujuan
Mengamati perubahan bentuk energi.
B. Alat dan Bahan
1. Bohlam lampu kecil
1 buah 2.
Baterai 3 buah
3. Kabel
secukupnya 4.
Lampu senter 1 buah
5. Sel surya
1 buah 6.
Voltmeter 1 buah
7. Termometer
1 buah
Gambar 17.7 Setrika listrik mengu-
bah energi listrik menjadi energi kalor
Dok. Pen erbit
Di unduh dari : Bukupaket.com
209
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Energi dan Usaha
C. Langkah Kerja
1. Rangkailah alat dan bahan seperti gambar berikut
2. Nyalakan senter ke arah sel surya Amati apa yang terjadi
3. Rangkailah alat dan bahan seperti pada gambar berikut
4. Tempelkan termometer pada bohlam lampu Amati apa yang terjadi
5. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk jumlah baterai dan lama pengamatan yang berbeda
Catat hasil pengamatanmu pada tabel berikut
No. Jumlah Baterai
Waktu Keadaan Lampu
Suhu
1. 2 buah
3 menit 6 menit
9 menit 2.
3 buah 3 menit
6 menit 9 menit
6. Buatlah kesimpulan dari kegiatan di atas Sampaikan kesimpulanmu di depan kelas
untuk didiskusikan bersama Beri kesempatan pada kelompok lain untuk menanggapi 7.
Berhati-hatilah dalam melakukan setiap percobaan Jangan menyentuh peralatan listrik jika tangan atau anggota badanmu basah agar tidak terkena sengatan listrik
Jangan lupa untuk mengembalikan semua alat dan bahan ke tempat semula
Berdasarkan hasil percobaan di atas, dapat kita simpulkan bahwa semakin lama kita menyinari sel surya, energi yang terkandung dalam sel
surya akan semakin besar. Semakin banyak jumlah baterai yang kita gunakan, bohlam lampu akan menyala semakin terang. Semakin lama kita menyalakan
bohlam lampu, energi kalor yang dihasilkan juga semakin besar. Sekarang coba kerjakan pelatihan berikut
Baterai Lampu
Voltmeter
Sel surya
Sinar senter
Di unduh dari : Bukupaket.com
210
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Energi dan Usaha
3. Hukum Kekekalan Energi
Sebelumnya kita telah mempelajari perubahan bentuk energi. Pada materi perubahan bentuk energi telah disebutkan bahwa energi tidak hilang atau
habis, namun mengalami perubahan menjadi bentuk energi lain. Energi juga tidak dapat dimunculkan tanpa menimbulkan perubahan bentuk energi lainnya.
Banyaknya energi yang berubah menjadi bentuk energi lain sama dengan banyaknya energi yang berkurang sehingga total energi dalam sistem tersebut
adalah tetap. Dengan demikian, dapat kita simpulkan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk menjadi
bentuk energi lain. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi
.
B. Usaha
Kata usaha sudah tidak asing lagi bagi kita. Apa sebenarnya usaha itu? Sering kali kita mendengar orang berkata bahwa untuk mencapai suatu tujuan tertentu
maka kita harus melakukan kerja atau usaha. Dalam fisika, usaha
didefinisikan sebagai hasil kali antara besarnya gaya yang diberikan pada benda dengan besar
perpindahan benda tersebut. Usaha merupakan besaran skalar karena tidak memiliki arah dan hanya memiliki besar. Usaha dalam fisika dikatakan bernilai
jika usaha yang dilakukan menghasilkan perubahan kedudukan.
Ketika sebuah gaya bekerja pada suatu benda sehingga
menimbulkan perpindahan benda, dikatakan bahwa gaya melakukan
usaha pada benda tersebut. Per- hatikan gambar 17.8 di samping
Jika gaya sebesar
G F
yang dapat menyebabkan balok berpindah
sejauh s terletak pada sebuah garis lurus maka besarnya usaha W dapat dirumuskan sebagai berikut.
W =
G F
. s . . . 17.4
Keterangan:
W : usaha Nm atau J
G F
: gaya N s : perpindahan m
Hukum Kekekalan
Energi
Usaha
Kerja Berpasangan
Kerjakan bersama teman sebangkumu Buatlah sebuah karya ilmiah yang memuat tentang penerapan perubahan energi dalam
kehidupan sehari-hari Kumpulkan hasil karyamu kepada gurumu untuk dinilai
s
Gambar 17.8 Gaya sebesar
F G
dapat menggeser balok sejauh s
G F
Di unduh dari : Bukupaket.com
211
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Energi dan Usaha
Agar kamu lebih memahami penghitungan matematis dari usaha, simaklah contoh soal berikut
Contoh Soal
Sebuah meja didorong dengan sebuah gaya sebesar 200 N dan bergeser sejauh 2,5 m. Berapakah besar usaha yang dilakukan?
Penyelesaian:
Diketahui:
G F
= 200 N s = 2,5 m
Ditanyakan: W =…? Jawab:
W =
G F
. s W = 200 · 2,5
W = 500 J Jadi, usaha yang dilakukan untuk memindahkan meja sebesar 500 J.
Bagaimana mudah, bukan? Sekarang, coba kamu kerjakan pelatihan berikut
Kerja Mandiri 3
Kerjakan soal berikut dengan tepat 1.
Apa yang dimaksud dengan usaha dalam fisika? 2.
Untuk menggeser lemari sejauh 1,5 m, seorang anak melakukan usaha sebesar 800 J. Berapakah gaya yang diberikan anak tersebut pada lemari?
3. Berapa besar perpindahan yang dilakukan oleh gaya 300 N jika gaya tersebut
melakukan usaha sebesar 1.200 J?
Gambar 17.9 Usaha yang dilakukan
oleh bola untuk berpindah setinggi h memerlukan energi
h
Hubungan antara Energi dengan Usaha
Sebelumnya telah disebutkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar 17.9
di samping Sebuah bola berada di atas lantai. Bola tersebut kemudian
digerakkan ke atas dengan gaya
G F
, akibatnya bola berpindah setinggi h. Hal ini berarti kita melakukan usaha untuk memindahkan bola dari
lantai sampai setinggi h. Ketika bola bergerak, bola memiliki energi kinetik. Pada saat bola berada setinggi h, bola memiliki energi potensial.
Besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan bola sama dengan selisih energi kinetiknya atau selisih energi potensialnya.
E
p
= E
k
= W =
G F
. s . . . 17.5
Jadi, dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha sama dengan besarnya perubahan energi pada benda.
Di unduh dari : Bukupaket.com
212
Ilmu Pengetahuan Alam VIII Energi dan Usaha
C. Daya
