MAKALAH ENERGI POTENSIAL PEGAS

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di masa sekarang ini kita tidak bisa terlepas akan pentingnya energi. Energi bagi kehidupan adalah hal yang wajib bagi kelangsungan hidup manusia. Energi ini sangat bermanfaat bagi manuasia khususnya. Energi ini pertama kali dicetuskan oleh James Prescott Joule. Energi yaitu adalah sesuatu yang tidak bisa dimusnakan namun hanya dapat perpindah dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Yang lebih dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi.

Energi di dunia ini sangatlah terbatas namun dari yang terbatas inilah manusia mencoba untuk menjadikan energi sebagai bahan percobaan untuk keperluan manusia. Dari tahun ke tahun perluasan energi  semakin gencarnya dilakukan oleh para peneliti. Perluasan energi  biasanya ditujukan untuk memenuhi kebutuhan manusia. Misalnya: radio, tv, internet, kipas angin, hp, dan lain sebagainya.  Namun semuanya itu tidak terlepas dari ilmu dasar mengenai energi itu sendiri.

Dan untuk mendapatkan energi tentu manusia tidak hanya duduk berdiam diri lalu enrgi akan datang, bukan begitu caranya,. Tentu Tuhan yang Maha Kuasa telah memberi kita manusia akal untuk berpikir. Dan jalan unutk mendapatkan energi adalah dengan Usaha. Usaha dalam pengertian sehari-hari adalah segala sesuatu yandilakukan manusiag untuk mencapai tujuan tertentu. Sedangkan energi adalah hal yang diperlukan untuk melakukan usaha.

Nah usaha dan energi dalam bidang fisika, tentunya di sekolah menengah anda telah menetahui bahwa energi adalah sesuatu yang dibutuhkan oleh benda agr dapat melkukan usaha. Mobil yang kehabisan bensin (energi kimia) tidak dapat bergerak lagi (melakukan usaha). Energi mempunyai berbagai macam bentuk. Lima bentuk energi adalah: energi mekanik energi kalor, energi kimia, energi elektromagnetik(listrik, magnet, dan cahaya) dan energi nuklir.

Tentu di sekolah anda juga sudah mengetahui bahwa energi dapat berubah bentuk. Misalnya pada bola lampu listrik, energi listrik diubah menjadi energi cahaya dan energi kalor. Peristiwa perubahan energi disebut konversi energi, dan alat konversi energi dinamakan konverter energi. Pada contoh diatas lampu adalah konverter energi.

Apakah perbedaan Usaha dalam Fisika dan dalam kehidupan sehari-hari?. Peberbedaannya, dalam keseharian , usaha diartikan sebagai segala sesuatu yang dikerjakan oleh manusia. Sebagai contoh, Hilda berusaha sekuat tenaga mendorong mobil temannya yang mogok tapi mobil itu tetap tidak bergerak. Dan usaha dalam Fisika merupakan suaru besaran fisika “usaha” yang memiliki pengertian yang khas.

Usaha dalam fisika hanya dilakukan oleh gaya yang bekerja pada benda, dan suatu gaya dikatakan melakukan usaha pada benda hanya jika gaya tersebut menyebabkan benda berpindah. Sebagai contoh, Hilda mengerahkan gata ototnya untuk mendorong mobil temannya tetapi mobil tidak bergerak. Disini gaya otot Hilda dikatakan tidak melakukan usaha pada mobil. Ini dikarenakan gaya otot Hilda tidak menyebabkan benda (mobil) berpindah.

1.2 Rumusan Masalah:

1.            Apa yang dimaksud dengan energi?

2.            Bagaimana bentuk-bentuk dari energi dan manfaat dalam kehidupan?

3.            Apa yang dimaksud dengan usaha?

4.            Apa hubungan antara usaha dan energi?

5.            Apa yang dimaksud dengan daya?

1.3 Tujuan Penulisan:

1.            Untuk mengetahui pengertian energi

2.            Untuk mengetahui bagaimana bentuk dari energi dan manfaatnya dalam kehidupan.

3.            Untuk mengetahui pengertian dari usaha.

4.            Untuk mengetahui hubungan antara usaha dan energi.

5.            Untuk menegtahui pengertian dari daya.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Energi Potensial

Energi potensialadalah energi yang ditimbulkan oleh posisi relatif atau konfigurasi objek pada suatu sistem fisik. Bentuk energi ini memiliki potensi untuk mengubah keadaan objek-objek lain di sekitarnya, contohnya, konfigurasi atau gerakannya. Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa suatu batu ke atas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan mendapat energi potensial gravitasi. Jika kita meregangkan suatu karet gelang, kita dapat mengatakan bahwa karet gelang tersebu mendapatkan energi potensial elastik.

Banyak sekali contoh energi potensial dalam kehidupan kita. Karet ketapel yang kita regangkan memiliki energi potensial. Karet ketapel dapat melontarkan batu karena adanya energi potensial pada karet yang diregangkan.

2.1.1 ENERGI POTENSIAL GRAVITASI

Contoh yang paling umum dari energi potensial adalah energi potensial gravitasi. Buah mangga yang lezat dan ranum memiliki energi potensial gravitasi ketika sedang menggelayut pada tangkainya. Demikian juga ketika anda berada pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah (misalnya di atap rumah atau di dalam pesawat).

Energi potensial gravitasi dimiliki benda karena posisi relatifnya terhadap bumi. Setiap benda yang memiliki energi potensial gravitasi dapat melakukan kerja apabila benda tersebut bergerak menuju permukaan bumi (misalnya buah mangga jatuh dari pohon). Untuk memudahkan pemahamanmu, lakukan percobaan sederhana berikut ini. Pancangkan sebuah paku di tanah. Angkatlah sebuah batu yang ukurannya agak besar dan jatuhkan batu tegak lurus pada paku tersebut. Amati bahwa paku tersebut terpancang semakin dalam akibat usaha alias kerja yang dilakukan oleh batu yang anda jatuhkan.

Sebuah benda yang berada pada ketinggian tertentu terhadap suatu bidang acuan tertentu memiliki energi potensial. Energi ini, sesuai dengan penyebanya, disebut energi potensial gravitasi. Artinya, energi ini potensial untuk melakukan usaha dengan cara mengubah ketinggiannya. Semakin tinggi kedudukan suatu benda dari bidang acuan, semakin besar energi potensial gravitsi yang dimilikinya. Atau bisa dikatakan energi potensial grafitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu  benda karena pengaruh tempatnya (kedudukannya).

Energi potensial ini juga disebut energi diam, karena benda yang diam-pun dapat memiliki tenaga potensial.

Sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini :

·         m

·         g

·         h

Jika tiba-tiba tali penggantungnya putus, benda akan jatuh.

Maka benda melakukan usaha, karena adanya gaya berat (w) yang menempuh jarak h.

Besarnya Energi potensial benda sama dengan usaha yang sanggup dilakukan gaya beratnya selama jatuh menempuh jarak h.

                                Ep = w . h  =  m . g . h

Ep = Energi potensial   ,  w = berat benda   , m = massa benda   ; g = percepatan grafitasi  ; h = tinggi benda

SATUAN

BESARAN	SATUAN MKS	SATUAN CGS
Energi Potensial (Ep)	Joule	Erg
Berat benda (w)	Newton	Dyne
Massa benda (m)	Kg	Gr
Percepatan grafitasi (g)	m/det2	cm/det2
Tinggi benda (h)	M	Cm

Energi potensial grafitasi tergantung dari :

·         percepatan grafitasi bumi

·         kedudukan benda

·         massa benda

2.1.2 ENERGI POTENSIAL PEGAS

Ketika kita merentangkan sebuah pegas, misanya yang digunakan untuk melatih ototlengan, kita harus melakukan suatu kerja dengan mengerahkan suatu usaha. Pada bagianterdahulu kita pelajari bahwa usaha sama dengan luas daerah dibawah grafik gaya (F) versusperpindahan (x). Kita akan menghitung besar usaha yang dilakukan pada pegas denganmenghitung luas daerah yang diarsir, yaitu

W = x tinggi x alas

= F x

Dengan demikian, besarnya usaha yang dilakukan untuk menarik pegas sejauh x dengan gayasebesar F adalah

W = F x

Sesuai dengan hukum Hooke, F = k x, persamaan untuk menghitung usaha diatas daapatdilakukan sebagai

W = k x²

Seluruh usaha yang dilakukan oleh beban (atau oleh tangan kita) ini akhirnya

disimpan menjadi energi potensial elastik pegas, karena dalam peristiwa ini tidak terjadi perubahan energi kinetika pegas. Dengan demikian, sebuah pegas yang memiliki konstanta gaya k dan terentang sejauh x dari keadaan setimbanganya memiliki energi potensial elastik sebesar EP.

EP = k x²

BAB III

CONTOH SOAL

Untuk lebih jelas dan paham mengenai energi potensial pegas, kali ini akan memberikan contoh soal tentang energi potensial pegas. Untuk lebih jelasnya berikut adalah ulasannya.

Soal 1. Sebuah bola yang memiliki massa 2 kg, terletak di atas almari dengan ketinggian 3 m. Berapakah energi potensial bola? (percepatan gravitasi bumi = 10 m/s²)

Jawab :

m = 2 kg,  h = 3 m,   g = 10 m/s²

Ep = m g h

Ep = 2 kg x 10 m/s2 x 3 m

Ep = 60 joule.

Energi potensial bola adalah 60 joule.

Soal 2. Buah kelapa yang masih menggantung dipohon kira-kira massanya 1,5 kg. Jika ketinggian pohon kelapa tersebut 10 meter. Berapa energi potensial buah kelapa tersebut? (g = 10 m/s2)

Jawab :

m = 1,5 kg,  h = 10 m,   g = 10 m/s2

Ep = m g h

Ep = 1,5 kg x 10 m/s2 x 10 m

Ep = 150 joule.

Energi potensial pada kelapa adalah 150 meter.

Soal 3. Sebuah benda memiliki energi potensial 1000 joule. Benda tersebut terletak di atas gedung dengan ketinggian 100 meter dari tanah. Berapakah massa benda dan berat benda tersebut? (g = 10 m/s2)

Jawab :

Ep = 1000 J,  h = 100 m,  g = 10 m/s2

Ditanya massa benda dan berat benda?

Ep = m g h

Rumus mencari massa benda :

m = Ep : (g x h)

m = 1000 J : (10 m/s2 x h = 100 m)

m = 1 kg.

Mencari berat benda :

W = m g

W = 1 kg x 10 m/s2

W = 10 newton

Jadi massa bendanya 1 kg dan berat bendanya 10 newton.

Soal 4. Suatu boneka memiliki massa 3 kg. Jika boneka tersebut memiliki energi potensial 120 joule di atas lemari. Berapakah ketinggian lemari tersebut? (g = 10 m/s2)

Jawab :

Ep = 120 J,   g = 10 m/s2,  m = 3 kg

Ditanya ketinggian benda?

Ep = m g h

h = Ep : (m x g)

h = 120 : (3 kg x 10 m/s2)

h = 120 : 30

h = 4 meter

ketinggian lemari tersebut adalah 4 meter.

Perbedaan energi potensial dengan energi kinetik adalah energi potensial terjadi pada benda yang bergerak, sedangkan energi potensial terjadi pada benda yang memiliki posisi atau ketinggian. Pada kasus buah mangga jatuh dari pohonnya terdapat dua energi yakni energi potensial dengan energi kinetik. Energi potensial tersebut ada pada saat buah mangga masih berada di pohonnya, sedangkan energi kinetik terjadi pada saat buah mangga sampai jatuh ke tanah. Baca selengkapnya tentang energi kinetik

Soal 5. Pemain loncat indah memiliki massa 50 kg dan berdiri pada menara loncat. Jika ia mau melompat ke dalam kolam renang yang ketinggia menara loncat ke kolam renang 10 meter. Berapakah berat dan energi potensial orang tersebut? (g = 10 m/s2)

Jawab :

m = 50 kg,  h = 10 m,   g = 10 m/s2,

ditanya berat benda dan energi potensial?

Mencari berat benda menggunakan rumus  W = m g

W = 50 kg x 10 m/s2

W = 500 N

Mencari energi potensial Ep = m g h

Ep = 50 kg x 10 m/s2 x 10 m

Ep = 5000 J

Jadi berat orang itu adalah 500 newton dan energi potensialya 5000 joule.

BAB IV

PENUTUP

4.1 KESIMPULAN

Usaha merupakan hasil kali antara gaya yang bekerja dengan perpindahan yang dialami oleh benda. Satuan usaha dalam SI adalah joule (J).

Energi menyatakan kemampuan untuk melakukan usaha.Energi yang dimiliki oleh benda-benda yang bergerak disebut energi kinetik,sedangkan energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya disebut energi potensial.

4.2 SARAN

Bagi pembaca disarankan supaya makalah ini dapat dijadikan sebagai media pembelajaran dalam rangka peningkatan pemahaman tentang usaha dan energi. Dan bagi penulis-penulis lain diharapkan agar karya tulis ini dapat dikembangan lebih lanjut guna menyempurnakan makalah yang telah dibuat sebelumnya.

Semoga Bermanfaat :)