BAB II
ENERGI
DAN PERUBAHANNYA
Tahukah kamu bahwa tanpa energi yang
diciptakan Tuhan tidak akan ada kehidupan. Matahari, angin, sungai, dan bahkan
alam ini tidak akan ada. Energi terdapat di mana-mana dan dapat berubah dari
satu bentuk ke bentuk lain. Energilah yang melatarbelakangi setiap kejadian.
Jadi, apakah energi itu? Semua
makhluk hidup membutuhkan energi untuk kelangsungan hidup mereka. Tumbuhan dan
hewan memperoleh energi dari alam untuk pertumbuhan dan kelestariannya. Manusia
memanfaatkan energi yang berasal dari otot mereka untuk kegiatan sehari-hari
seperti berjalan dan berlari. Manusia telah mengembangkan berbagai cara
pemanfaatan energi yang tersedia untuk meningkatkan kualitas hidup mereka.
A.
Pengertian
Energi
Setiap
saat manusia memerlukan energi yang sangat besar untuk menjalankan kegiatannya
sehari-hari, baik untuk kegiatan jasmani maupun kegiatan rohani. Berpikir,
bekerja, belajar, dan bernyanyi memerlukan energi yang besar. Kamu membutuhkan
berjuta-juta kalori setiap harinya untuk melakukan kegiatan dalam kehidupan sehari-hari.
Oleh karena itu, disarankan setiap pagi sebelum berangkat sekolah, kamu harus
makan terlebih dahulu.
Dengan
demikian, tubuhmu cukup energi untuk melakukan kegiatan di sekolah dan untuk
menjaga kesehatanmu. Ketika kamu sakit dan nafsu makanmu hilang, tubuhmu akan
lemas karena energi dalam tubuhmu berkurang. Jika demikian, kegiatan rutin
sehari-harimu akan terganggu bahkan kegiatan ibadahmu pun akan terganggu.
Jadi energi
merupakan kemampuan untuk melakukan suatu usaha atau kerja. Energi dapat
disebut juga tenaga. Maka, semakin banyak melakukan kegiatan, semakin banyak
pula energi yang dibutuhkan.[1]
B.
Bentuk-Bentuk
Energi
Energi yang paling besar adalah
energi matahari. Tuhan telah menciptakan Matahari khusus untuk kesejahteraan
umat manusia. Jarak Matahari ke Bumi yang telah diatur pada jarak 149.600 juta
kilometer memungkinkan energi panas yang diterima manusia di Bumi tidak
membahayakan.[2]
Energi panas dari sinar matahari sangat bermanfaat bagi Bumi dan dapat
menghasilkan energi-energi yang lain di muka Bumi ini. Caranya adalah dengan
mengubah energi matahari menjadi energi yang lain, seperti energi kimia, energi
listrik, energi bunyi, dan energi gerak.
a. Energi Kimia
Energi
kimia adalah energi yang tersimpan dalam persenyawaan kimia. Makanan banyak
mengandung energi kimia yang sangat bermanfaat bagi tubuh manusia. Energi kimia
pun terkandung dalam bahan minyak bumi yang sangat bermanfaat untuk bahan
bakar. Baik energi kimia dalam makanan maupun energi kimia dalam minyak bumi
berasal dari energi matahari. Energi cahaya matahari sangat diperlukan untuk
proses fotosintesis pada tumbuhan sehingga mengandung energi kimia.
Tumbuhan dimakan oleh manusia dan
hewan sehingga mereka akan memiliki energi tersebut. Tumbuhan dan hewan yang
mati milyaran tahun yang lalu menghasilkan minyak bumi. Energi kimia dalam
minyak bumi sangat bermanfaat untuk menggerakkan kendaraan, alat-alat pabrik,
ataupun kegiatan memasak.
Energi listrik merupakan salah satu
bentuk energi yang paling banyak digunakan. Energi ini dipindahkan dalam bentuk
aliran muatan listrik melalui kawat logam konduktor yang disebut arus listrik.
Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi yang lain seperti energi
gerak, energi cahaya, energi panas, atau energi bunyi. Sebaliknya, energi
listrik dapat berupa hasil perubahan energi yang lain, misalnya dari energi
matahari, energi gerak, energi potensial air, energi kimia gas alam, dan energi
uap.
Sumber energi panas yang sangat
besar berasal dari Matahari. Sinar matahari dengan panasnya yang tepat dapat
membantu manusia dan makhluk hidup lainnya untuk hidup dan berkembang biak.
Energi panas pun merupakan hasil perubahan energi yang lain, seperti dari
energi listrik, energi gerak, dan energi kimia. Energi panas dimanfaatkan untuk
membantu manusia melakukan usaha seperti menyetrika pakaian, memasak, dan
mendidihkan air.
Ketika kita memerhatikan sebuah
mangga yang bergantung di pohonnya, mungkin kita mengharapkan buah mangga
tersebut jatuh dari pohonnya. Mengapa buah mangga itu dapat jatuh dari
pohonnya? Untuk melakukan kerja supaya dapat jatuh dari pohonnya, buah mangga
harus memiliki energi. Energi apakah itu? Ketika buah mangga jatuh, dia bergerak
ke bawah sampai mencapai tanah. Energi apakah yang terkandung ketika buah
mangga bergerak jatuh? Dari peristiwa tersebut terdapat dua buah jenis energi
yang saling memengaruhi, yaitu energi yang diakibatkan oleh ketinggian dan
energi karena benda bergerak. Energi akibat perbedaan ketinggian disebut energi
potensial gravitasi, sedangkan energi gerak disebut energi kinetik (energi
gerak). Energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi potensial dan energi
kinetik. Secara matematis persamaan energi mekanik dapat dituliskan sebagai
berikut:[3]
Telah
kita ketahui bahwa energi potensial gravitasi adalah energi akibat perbedaan
ketinggian. Buah kelapa yang bergantung di pohonnya menyimpan suatu energi yang
disebut energi potensial. Energi potensial yang dimiliki buah kelapa
diakibatkan oleh adanya gaya tarik bumi sehingga jatuhnya selalu menuju ke
pusat Bumi. Energi potensial akibat gravitasi Bumi disebut energi potensial
gravitasi. Energi potensial gravitasi pun bisa diakibatkan oleh tarikan benda-benda
lain seperti tarikan antar planet.
Adapun
energi potensial yang dimiliki suatu benda akibat pegas atau karet yang kamu
regangkan disebut energi potensial pegas. Energi potensial gravitasi dimiliki
oleh benda yang berada pada ketinggian tertentu dari permukaan bumi. Energi
potensial pegas muncul akibat adanya perbedaan kedudukan dari titik
kesetimbangannya. Titik kesetimbangan adalah titik keadaan awal sebelum benda
ditarik.
Suatu
ketika, ada seorang pelaut malang yang terdampar di pulau kecil. Dia berpikir
hanya dengan tiga cara dia dapat mencari bantuan. Pertama, dia dapat
menerbangkan laying-layang dan berharap ada kapal yang melihat layang-layang
tersebut. Kedua, dia menyimpan pesan dalam botol dan membiarkannya mengapung di
atas air sampai ada orang yang menemukannya. Ketiga, dia membuat rakit untuk
mencoba pergi dari pulau itu. Gagasan pelaut itu bergantung pada satu jenis
energi yang bekerja, yaitu energi akibat gerakan angin yang akan membuat
layangan dapat mengapung, botol dapat bergerak dibawa ombak, dan rakit dapat
melaju.
Sesuatu
yang bergerak, misalnya angin dan air, memiliki kemampuan yang dapat digunakan
untuk menarik atau mendorong sesuatu. Energi yang dimiliki oleh benda yang
bergerak disebut energi kinetik. Kita pun memiliki energi kinetik apabila
bergerak. Ketika kita menaiki sepeda dengan laju yang besar, tiba-tiba
dihadapanmu terdapat batu besar yang menghalangi jalan. Tanpa ragu-ragu, kita
akan segera mengerem sepedamu. Sesaat badan kita terhentak sampai akhirnya
berhenti. Hentakan yang kita rasakan pada saat mengerem sepedamu itu disebut
energi kinetik. Jika kita mengajak teman kita menaiki sepeda tersebut, tentu
kita akan labih keras lagi mengerem sepeda kita.
Oleh
karena massa orang yang menaiki sepeda lebih besar dari sebelumnya, dapat
diambil kesimpulan bahwa energi kinetik bergantung pada massa benda dan
kecepatan benda tersebut. Secara matematis, energi kinetik suatu benda dapat
ditulis sebagai berikut.[4]
e.
Energi Bunyi
Energi
bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh getaran partikel-partikel udara
disekitar sebuah sumber bunyi. Dari hal tersebut dapat disimpulkan jika bunyi
tidak ada merambat di ruang hampa. Contoh : Ketika radio atau televisi
beroperasi, pengeras suara secara nyata menggerakkan udara didepannya. Caranya
dengan menyebabkan partikel-partikel udara itu bergetar. Energi dari getaran
partikel-partikel udara ini sampai ditelinga, sehingga kita dapat mendengar.
f.
Energi Kalor
Energi
kalor adalah energi yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel dalam
suatu zat. Contoh : apabila kedua tanganmu digosok-gosokkan selama beberapa
detik maka tanganmu akan terasa panas. Umumnya energi kalor dihasilkan dari
gesekan. Energi kalor menyebabkan perubahan suhu dan perubahan wujud.
g.
Energi Cahaya
Energi
Cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik.
Contohnya matahari.
h.
Energi Nuklir
Energi
nuklir adalah energi yang dihasilkan oleh reaksi inti dari bahan radioaktif.
Ada dua jenis energi nuklir yaitu energi nuklir fisi dan fusi. Energi nuklir
fisi terjadi pada reaktor atom PLTN. Ketika suatu inti berat (misal uranium)
membelah (fisi), energi nuklir cukup besar dibebaskan dalam bentuk energi kalor
dan energi cahaya. Energi nuklir juga dibebaskan ketika inti-inti ringan
(misalnya hidrogen) bertumbukan pada kelajuan tinggi dan bergabung (fusi).
Energi matahari dihasilkan dari suatu reaksi niklir fusi dimana inti-inti
hidrogen bergabung membentuk inti helium.
C.
Perubahan
Bentuk-Bentuk Energi
Energi tidak dapat diciptakan dan
juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke
bentuk yang lain. Pada umumnya, manfaat energi akan terlihat setelah berubah
bentuk menjadi energi yang lain. Misalnya, energi listrik akan bermanfaat
ketika berubah bentuk menjadi energi cahaya atau panas.
Contohnya, Matahari sebagai sumber
energi terbesar yang diciptakan Tuhan telah mengalami beberapa perubahan bentuk
energi yang sangat bermanfaat bagi kehidupan umat manusia. Misalnya, energi
panas dan energi cahaya matahari menyinari tumbuhan sehingga tumbuhan dapat
melakukan fotosintesis. Dengan demikian, tumbuhan memiliki energi kimia. Tumbuhan
dimakan manusia atau hewan sehingga manusia atau tumbuhan memiliki energi untuk
melakukan usaha.
Beberapa kegiatan tersebut
menunjukkan bahwa energi dapat diubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi
yang lain. Energi kimia yang terkandung dalam batu baterai dapat mengalirkan
muatan listrik jika dihubungkan dengan kabel. Jika aliran listrik tersebut
melalui sebuah lampu, lampu akan menyala dan lama kelamaan lampu menjadi panas.
Pada peristiwa tersebut, telah
terjadi beberapa perubahan energi, antara lain energi kimia, energi listrik,
energi cahaya, dan energi panas. Ketika kedua telapak tanganmu
digosok-gosokkan, lama-kelamaan telapak tanganmu akan terasa panas. Hal ini
menunjukkan bahwa pada telapak tanganmu telah terjadi perubahan energi dari
energi gerak menjadi energi panas.
D.
Hukum
Kekekalan Energi
Berasal dari manakah energi yang
kamu gunakan untuk melakukan kegiatan sehari-hari? Berubah menjadi energi
apakah yang telah kamu gunakan tersebut? Apakah manusia dapat membuat mesin
yang dapat melakukan kerja terusmenerus tanpa menggunakan bahan bakar? Pertanyaanpertanyaan
tersebut merupakan beberapa pertanyaan yang berhubungan dengan energi yang
mungkin sering kamu tanyakan pada dirimu sendiri. Coba kamu lemparkan sebuah
bola vertikal ke atas dan amati sampai jatuh lagi ke lantai. Ketika bola
bergerak ke atas, kecepatan bola semakin lama semakin melambat dan ketinggian
bola semakin besar. Pada ketinggian tertentu, bola berhenti sesaat dan kembali
lagi ke bawah dengan kecepatan yang semakin besar.
Peristiwa
tersebut menunjukkan bahwa energi gerak semakin lama semakin kecil sampai
menjadi nol ketika berhenti sesaat pada ketinggian tertentu. Ke manakah energi
gerak tersebut? Energi gerak (Ek) tersebut ternyata berubah menjadi energi
potensial gravitasi (Ep) sampai akhirnya mencapai maksimum. Begitu pula sebaliknya,
energi potensial gravitasi semakin kecil ketika bola tersebut bergerak ke
bawah. Adapun energi geraknya semakin besar dan mencapai maksimum ketika sampai
di lantai, tetapi energi potensial gravitasinya menjadi nol ketika sampai di
lantai.
Setelah
diam di lantai, semua energi mekanik benda habis. Tahukah kamu, kemana
perginya? Apakah yang dapat kamu simpulkan? Adakah energi yang hilang. Kegiatan
tersebut menunjukkan bahwa energi bersifat kekal. Energi tidak dapat diciptakan
dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi
menjadi bentuk energi yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum
Kekekalan Energi. Telah kamu ketahui bahwa energi mekanik merupakan penjumlahan
dari energi potensial dan energi kinetik.
Apabila benda selama bergerak naik
dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu
tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu
tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik.
E.
Usaha
Dalam kehidupan sehari-hari,
pengertian usaha identik dengan kemampuan untuk meraih sesuatu. Misalnya, usaha
untuk bisa naik kelas atau usaha untuk mendapatkan nilai yang besar. Ketika
kamu mendorong atau menarik suatu benda, berarti kamu telah memberikan gaya
pada benda tersebut. Oleh karena itu, usaha sangat dipengaruhi oleh dorongan
atau tarikan (gaya). Menurut informasi tersebut, jika setelah didorong benda
itu tidak berpindah, gayamu tidak melakukan usaha. Dengan kata lain, usaha juga
dipengaruhi oleh perpindahan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa usaha
dihasilkan oleh gaya yang dikerjakan pada suatu benda sehingga benda itu
berpindah tempat.
Kita sudah mengetahui bahwa energi adalah
kemampuan melakukan usaha. Definisi tersebut menunjukkan bahwa usaha memiliki
kaitan yang erat dengan energi. Ketika gayamu berusaha mendorong mobil sehingga
bergerak, berarti telah terjadi perubahan energi dari energi yang dikeluarkan
olehmu menjadi energi gerak. Jadi, dapat disimpulkan bahwa ketika gaya
melakukan usaha pada sebuah benda maka akan terjadi perubahan energi pada benda
tersebut. Usaha yang dilakukan pada sebuah benda yang bergerak horisontal
menyebabkan perubahan energi kinetik. Dengan demikian, besarnya usaha sama dengan
perubahan energi kinetik benda
DAFTAR
PUSTAKA
·
Wahyono,
Budi., Setyo Nurachmandani. 2009. Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Pusat
Pembukuan Departemen Pendidikan Nasional
·
Karim,
Saeful. 2008. Belajar Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Setia Purna Inves.
·
Sulaeman,
Momon. 2004. Lebih Dekat dengan Alam.
Jakarta: Setia Purna Inves.
[1] Wahyono, Budi., Setyo Nurachmandani. 2009.
Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Pusat Pembukuan Departemen Pendidikan Nasional
Tahun 2008. hlm. 97.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar