Bentuk-bentuk Energi dan Transformasi Energi

Tujuan Pembelajaran
Pemahaman Sains
Melalui model pembelajaran Problem Based Learning, Peserta Didik diharapkan mampu:
1.1     Mengidentifikasi bentuk-bentuk energi dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
1.2     Mendeskripsikan transformasi energi dalam kehidupan sehari-hari
1.3     Mendeskripsikan keberlakuan hukum kekekalan energi dalam peristiwa kehidupan sehari-hari
Keterampilan Proses
2.1     Melakukan simulasi transformasi energi melalui aplikasi Phet
2.2     Melakukan kegiatan diskusi kelompok terkait materi transformasi energy
2.3     Membuat laporan dan mempresentasikan hasil diskusi di depan kelas.

Aplikasi PhET - Sinulasi Bentuk-bentuk Energi dan Transformasi Energi

Materi Ajar

Pernahkan Kamu berolahraga, lalu setelah beberapa lama menjadi merasa lelah? Misalnya, lari atau bersepeda. Biasanya, kalo udah capek, hal paling mudah yang dapat kamu lakukan adalah beristirahat. Bisa dengan cara duduk, berdiri di depan kipas angin, atau mengonsumsi makanan dan minuman.

Hal ini perlu kamu lakukan, karena sudah kehabisan energi. Apa sih energi itu? Apa hubungannya lelah dengan energi, ya? Ayo, kita temukan jawabannya!

Seperti peralatan elektronik yang memakai baterai, jika peralatan tersebut kehabisan baterainya, maka alat itu tidak akan bisa bekerja dan mati. Selain itu, jika ada dua alat elektronik yang memiliki baterai berbeda.

Misalnya, yang satu dalam keadaan penuh, dan yang satunya dalam keadaan setengah penuh, maka alat yang memiliki kondisi baterai penuh akan bertahan dan bekerja lebih lama

Pengertian Energi

Baterai dan kelelahan manusia sama-sama dipengaruhi oleh energi. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha (kerja) dan mengalami perubahan. Perubahan ini bisa berupa perubahan posisi, perubahan gerak, perubahan suhu, perubahan wujud zat, bahkan perubahan pada makhluk hidup, seperti tumbuh dan berkembang juga termasuk di dalamnya.

Jika energi habis, maka suatu benda itu tidak akan bisa melakukan kerja (usaha). Manusia bisa merasa kelelahan sehabis berkegiatan, karena manusia menggunakan energi. Maka, manusia beristirahat dan mengonsumsi makanan serta minuman untuk mengembalikan energi yang hilang.

Satuan Energi

Dalam satuan internasional (SI), satuan dari energi adalah joule. Selain itu, untuk menyatakan energi dalam bentuk kalor (panas) digunakan kalori dan kWh untuk menyatakan energi listrik.

Bentuk-Bentuk Energi

Alam menyediakan banyak sekali sumber energi yang dapat digunakan oleh manusia. Angin, air, cahaya, minyak bumi, bahkan bunyi pun memiliki energi. Berbagai jenis atau bentuk-bentuk energi yang bisa kamu ketahui, di antaranya sebagai berikut:

1. Energi potensial

Energi potensial (EP) merupakan energi yang tersimpan pada sebuah benda atau sesuatu karena posisi atau kedudukannya. Energi potensial terbagi lagi menjadi beberapa macam, yaitu energi potensial gravitasi, energi potensial pegas (elastis), dan energi potensial listrik, dan masih banyak lagi. 

Nah, contohnya itu apa, sih? Misalnya, kamu ingin menjatuhkan sebuah benda dengan ketinggian tertentu. Semakin tinggi kedudukan benda tersebut dari tanah/lantai, maka semakin besar pula energi potensialnya. Paham, ya? 

Rumus Energi Potensial: Ep = m × g × h

Keterangan:

m = Massa benda (kg)
g = Gravitasi (N/kg)
h = Ketinggian letak benda dari bumi (m)

2. Energi kinetik

Beda lagi dengan energi kinetik (EK), yang merupakan energi yang dimiliki sebuah benda bermassa akibat geraknya. Energi kinetik ini juga terbagi menjadi energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi. Waduh, bedanya apa tuh?

Jadi, kalau energi kinetik translasi ini, geraknya lurus, bisa maju, atau mundur. Contohnya kayak kamu yang sedang menarik atau mendorong benda, ya. Sementara itu, energi kinetik rotasi, gerakannya memutar, contohnya seperti gerakan pada permainan gangsing.  

Rumus Energi Kinetik: Ek = 1/2 m × v²

Keterangan:

Ek= Energi kinetik (satuan Joule atau J)
m= Massa (satuan Kg)
v= Kecepatan (m/s)  

3. Energi mekanik

Jenis energi lainnya adalah energi mekanik (EM), yang merupakan jumlah energi potensial dan energi kinetik pada sebuah benda atau sistem. Maksudnya bagemana, sik? Kok, campuran gini! Hehehe… 

Contohnya itu saat kamu sedang bermain ketapel, deh. Ketika batu kamu tarik ke belakang, batu tersebut memiliki energi potensial, tapi ketika batu itu kamu lepas dan terdorong ke depan, batu tersebut memiliki energi kinetik. 

Rumus energi mekanik: Em = Ek + Ep = (1/2 m × v²) + (m × g × h)

Keterangan:

Em = Energi mekanik
Ek = Energi kinetik
Ep = Energi potensial
m = Massa (kg)
v = Kecepatan (m/s)
g = Percepatan gravitasi (m/s²)
h = Tinggi (m)

4. Energi listrik dan energi potensial listrik

Energi potensial listrik adalah usaha untuk memindahkan muatan dalam beda potensial listrik. Sementara itu, energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh arus listrik yang bekerja pada sebuah perangkat listrik. Materi ini bakal kamu pelajari lebih lanjut pada topik kelistrikan di kelas berikutnya nanti, ya. Contoh energi listrik itu ada pada baterai atau aki.  

 5. Energi panas (termal)

Energi panas terbagi dua, yaitu energi panas yang tersimpan pada sebuah benda, dan energi panas yang dipindahkan ke benda lain (kalor). Contoh energi panas yang paling besar dan penting adalah matahari. Energi matahari juga bisa membuat air menguap dan melakukan siklus untuk membuat hujan, serta masih banyak lainnya.

Selain matahari, bumi juga menyediakan energi panas yang bisa kita manfaatkan. Misalnya, panas bumi yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga panas bumi (geothermal). 

6. Energi kimia

Energi kimia disimpan dalam ikatan yang menghubungkan atom dengan atom lain dan molekul dengan molekul lain. Karena energi kimia disimpan, maka energi kimia termasuk dalam bentuk energi potensial. Ketika reaksi kimia berlangsung, energi kimia yang tersimpan akan dilepaskan. Panas sering dihasilkan sebagai produk sampingan dari reaksi kimia, panas yang dihasilkan ini disebut reaksi eksoterm. Energi kimia adalah jenis energi yang paling banyak digunakan di dunia, karena energi ini sangat penting bagi keberadaan manusia dan alam. Berikut adalah beberapa contoh energi kimia yang digunakan untuk kehidupan manusia, seperti makanan yang kita makan mengandung energi kimia yang tersimpan. Saat ikatan antara atom dalam makanan mengendur, reaksi kimia terjadi, dan senyawa baru dibuat. Energi yang dihasilkan dari reaksi ini membuat kita tetap hangat, membantu kita bergerak, dan memungkinkan kita untuk tumbuh. Jenis makanan yang berbeda menyimpan jumlah energi yang berbeda. Kayu kering mengandung energi kimia yang tersimpan. Ketika membakar kayu di perapian, energi kimia dilepaskan dan diubah menjadi energi panas dan energi cahaya.

7. Energi nuklir

Manusia juga menciptakan sumber energi lain yang cukup berbahaya, yaitu melalui radioaktif dari uranium dan plutonium. Biasanya kita mengenal energi ini dengan nama energi nuklir.

Memang, energi nuklir dapat menghasilkan tenaga yang besar melalui reaksi inti baik reaksi fisi (pemisahan) maupun reaksi fusi (penggabungan), tetapi diperlukan tenaga ahli dan perlengkapan yang memadai untuk menstabilkan reaksinya sebelum bisa digunakan tenaganya. karena jika salah penanganan maka uranium atau plutonium ini bisa meledak dengan sangat dahsyat!

8. Energi cahaya

Energi cahaya adalah bentuk radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang, yang dapat dilihat oleh mata manusia. Energi cahaya adalah jenis energi kinetik. Energi cahaya merambat dalam bentuk gelombang. Energi ini sangat cepat nyatanya tidak ada yang bergerak lebih cepat dibandingkan kecepatan cahaya.  Kecepatan cahaya bisa melaju secepat 300.000 km per detik. Energi cahaya terbentuk karena cahaya terdiri dari foton, yang seperti paket energi kecil. Ketika atom suatu benda memanas, foton dihasilkan dari pergerakan atom. Semakin panas objek, semakin banyak foton yang dihasilkan. Contoh dari energi cahaya adalah bintang, lampu atau laser. 

9. Energi Suara

Energi suara adalah pergerakan energi melalui suatu zat dalam gelombang. Energi suara merambat dalam bentuk gelombang. Tidak seperti energi cahaya, suara tidak dapat merambat melalui ruang hampa, karena tidak ada atom yang mentransmisikan getaran. Energi suara dihasilkan ketika suatu gaya menyebabkan suatu benda atau zat bergetar. Energi tersebut kemudian ditransfer melalui zat tersebut dalam bentuk gelombang, yang disebut gelombang suara. Suara dapat ditransmisikan oleh padatan, cairan, dan gas, karena media seperti itu memiliki atom untuk meneruskan getaran. Beberapa contoh energi suara dalam kehidupan sehari-hari adalah bertepuk tangan, bernyanyi atau berbicara, memainkan alat musik dan lain-lain. 

Perubahan Energi

Sebenernya, energi yang kita gunakan itu berasal dari bentuk energi lain yang kita olah dan konversi menjadi bentuk energi yang kita inginkan. Hal ini dinyatakan dalam hukum kekekalan energi. Kurang lebih bunyinya seperti ini, ya:

Hukum Kekekalan Energi

Coba perhatikan pada kalimat energi dapat berubah ke bentuk energi lain. Perubahan energi ini bisa kita sebut sebagai konversi energi atau transformasi energi.

Misalnya, kita ingin menggunakan sepeda motor, itu berarti kita mengubah bentuk energi kimia dari bahan bakar minyak, menjadi kalor pada mesin, dan menjadi energi kinetik, sehingga motor bisa bergerak.

Contoh Perubahan Energi

Contoh perubahan energi lainnya, bisa kamu lihat pada gambar di bawah ini.

Manfaat Energi Dalam Kehidupan

Fungsi energi membantu makhluk hidup untuk beraktivitas. Manusia menggunakan energi untuk mempertahankan kelangsungan hidup. Alam menyediakan banyak energi yang dapat dimanfaatkan oleh manusia, misalnya energi panas matahari, gelombang laut, dan masih banyak lagi.

Kesimpulannya, baik makhluk hidup maupun benda-benda sekitar kita, dapat melakukan kerja apabila mempunyai energi yang cukup. Nah, energi tersebut didapatkan dari sumber energi. Makanan yang kita makan, baterai, dan bahan bakar merupakan contoh sumber energi.

Share this post