Materi Energi dan Usaha

Materi Energi dan Usaha

Yang disusun untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Pendidikan IPA di SD (Fisika)

Dosen Pengampu : Drs. Yudo Dwiyono, M.Si

Disusun oleh :

1.      Yuli Setyaningrum         NIM 1105115024

2.      Ida Khairunnisa             NIM 1105115039

3.      Dwi Safitri                     NIM 1105115040

                                                       PGSD A Pagi 2011

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Pendidikan Guru Sekolah Dasar

Universitas Mulawarman

Samarinda

2013

PEMBAHASAN ENERGI DAN USAHA

1.      Energi

1.1 Pengertian Energi

          Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi merupakan besaran yang kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energy ke bentuk energi lain. Lambang untuk energi adalah E, satuannya adalah SI adalah joule (J). satuan energi dalam satuan yang lain adalah kalori, erg, dan kWh (kilo watt hours). Kesetaraan joule dengan kalor adalah sebagai berikut :

1 kalori = 4,2 joule

Atau

1 joule = 0.24 kalori

1.2 Bentuk-bentuk Energi

          Energi yang paling besar adalah energi matahari. Tuhan telah menciptakan matahari khusus untuk kesejahteraan manusia. Jaraka matahari dan bumi yang telah diatur pada jarak 149.600 juta km memungkinkan energy panas yang diterima manusia di bumi tidak membahayakan. Energy panas dari sinar matahari sangat bermanfaat bagi bumi dan dapat menghasilkan  energy-energi yang lain dimuka bumi ini. Caranya adalah dengan mengubah energy matahari menjadi energy yang lain, seperti energy kimia, energy listrik, energy bunyi, dan energy gerak.

1.2.1 Energi Kimia

          Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam persenyawaan kimia. Makanan banyak yang mengandung energy kimia yang sangat bermanfaat bagi tubuh manusia. Energy kimia pun terkandung dalam bahan minyak bumi yang sangat bermanfaat untuk bahan bakar. Baik energy kimia dalam makanan maupun energy kimia dalam minyak bumi berasal dari energy matahari.

          Energy cahaya matahari sangat diperlukan untuk proses fotosintesis pada tumbuhuan sehingga mengandung energy kimia. Tumbuhan dimakan oleh manusia dan hewan sehingga mereka akan memiliki energy tersebut. Tumbuhan dan hewan yang mati miliaran tahun yang lalu menghasilkan minyak bumi. Energy kimia dalam minyak bumi sangat bermnafaat untuk menggerakkan kendaraan, alat – alat pabrik, ataupun kegiatan memasak.

1.2.2 Energi Listrik

          Energy listrik merupakan salah satu bentuk energy yang paling banyak digunakan. Energy ini dipindahkan dalam bentuk aliran muatan listrik melalui kawat logam konduktor yang disebut arus listrik. Energy listrik dapat diubah menjadi bentuk energy yang lain seperti eneergi gerak, energy cahaya, energy panas, atau energy bumi.

          Sebaliknya, energy listrik dapat berupa hasil perubahan energy yang lain, misalnya dari energy matahari, energy gerak, energy potensial air, energy kimia gas alam dan energy uap.

1.2.3 Energi Panas

          Sumber energy panas yang sangat besar berasal dari matahari. Sinar matahari dengan panasnya yang tepat dapat membantu manusia dan makhluk lainnya untuk hidup dan berkembang biak. Energy panas pun merupakan hasil perubahan energy yang lain, seperti dari energy listrik, energy gerak, dan energy kimia. Energy panas dimanfaatkan untuk membantu manusia melakukan usaha seperti menyetrika pakaian, memasak, dan mendidihkan air.

1.2.4 Energi Mekanik

          Energy mekanik merupakan penjumlahan dari energy potensial dan energy kinetik. Contohnya ketika buah mangga jatuh dari pohonnya. Mengapa buah mangga itu dapat jatuh ? Untuk melakukan kerja supaya dapat jatuh dari pohonnya, buah mangga harus memiliki energy. Dari peristiwa itu terdapat dua buah jenis energy yang saling mempengaruhi, energy yang diakibatkan oleh ketinggian dan energy karena benda bergerak. Energy akibat perbedaan ketinggian disebut energy potensial gravitasi, sedangkan energy gerak disebut energy kinetic ( energy gerak ).

          Secara matematis persamaan energy mekanik dapat dituliskan sebagai berikut :

Em = Ep + Ek

                                                  Em = mgh + ½ mv²

dengan Em = Energi mekanik ( J )

             Ep = Energi potensial ( J )

             Ek = Energi kinetik ( J )

1.2.4.1 Energi Potensial

          Energy potesial adalah energy akibat perbedaan ketinggian. Buah kelapa yang bergantung di pohonnya menyimpan suatu energy yang disebut energy potensial. Energy potensial yang dimiliki buah kelapa diakibatkan oleh adanya gaya tarik bumi sehingga jatuhnya selalu menuju ke pusat bumi. Energy potensial akibat grafitasi bumi disebut energi potensial gravitasi.

          Energy potensial gravitasi pun bisa diakibatkan oleh tarikan benda-benda lain seperti tarikan antar planet. Adapun energy potensial yang dimiliki suatu benda akibat pegas atau karet yang kamu regangkan disebut energy potensial pegas. Energy potensial gavitasi dimiliki oleh benda yang berada pada ketinggian tertentu dari permukaan bumi. Energy potensial pegas muncul akibat adanya perbedan kedudukan dari titik kesetimbangannya. Titik kesetimbangan adalah titik keadaan awal sebelum benda ditarik.

          Besarnya energy potensial gravitasi sebanding dengan ketinggian (h) dan massa benda (m). Selain kedua besaran itu, energy potensial gravitasi dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (g) sehingga dapat dibuat persamaan energy potensial gravitasi sebagai berikut.

E_p = mgh

Dengan : E_p = energi potensial (J)

                m = massa benda ( kg )

                g = konstanta gravitasi (m/s²)

                h = ketinggian (m)

1.2.4.2 Energi Kinetik

          Ketika kamu menaiki sepeda dengan laju yang besar, tiba- tiba dihadapanmu terdapat batu besar yang menghalangi jalan. Tanpa ragu – ragu, kamu  akan segera mengerem sepedamu. Sesaat badanmu terhentak sampai akhirnya berhenti. Hentakan yang kamu rasakan pada saat mengerem sepedamu itu disebut energy kinetic. Jika kamu mengajak temanmu menaiki sepeda tersebut, tentu kamu akan lebih keras lagi mengerem sepedamu. Oleh karena massa orang yang menaiki sepeda lebih besar dari sebelumnya, dapat diambil kesimpulan bahwa energy kinetic bergantung pada massa benda, dan kecepatan benda tersebut. Energy yang dimiliki oleh benda yang bergerak disebut energy kinetic. Secara matematis, energy kinetic suatu benda dapat ditulis sebagai berikut :

Ek = 1/2 mv²

Dengan :       Ek = Energi kinetic ( J )

                       m = Massa ( kg )

                       v = Kecepatan ( m/s )

1.3 Perubahan bentuk-bentuk energi  

     Energy tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Pada umumnya manfaat energy akan terlihat setelah berubah bentuk menjadi energy yang lain. Contohya energy listrik menjadi energy panas, energy mekanik menjadi energy panas, energy mekanik menjadi energy bunyi, energy kimia menjadi listrik, energy listrik menjadi energy cahaya dan kalor, dan energy cahaya menjadi energy kimia.

1.4 Hukum Kekekalan Energi

     Coba kamu lemparkan sebuah bola vertical ke atas dan amati sampai jatuh 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 menujukkan bahwa energi gerak semakin lama semakin kecil sampai menjadi nol ketika berhenti sesaat pada ketinggian tertentu. Kemanakah energy gerak tersebut ?

     Energy gerak ( Ek ) tersebut ternyata berubah menjadi energy potensial gravitasi ( Ep ) sampai akhirnya mencapai maksimum. Begitu pula sebaliknya, energy potensial gravitasi semakin kecil ketika bola tersebut bergerak ke bawah. Adapun energy geraknya semakin besar dan mencapai maksimum ketika sampai di lantai, tetapi energy potensial gravitasinya menjadi nol ketika sampai di lantai. Setelah diam di lantai, semua energy mekanik benda habis. Tahukah kamu, kemana perginya ? Apakah yang dapat kamu simpulkan?Adakah energy yang hilang ?

     Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa energy bersifat kekal. Energy tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk energy yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energy.

2.      Usaha

2.1 Pengertian Usaha

     Usaha adalah besarnya gaya yang diberikan pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan. Usaha sangat dipengaruhi oleh dorongan dan tarikan (gaya).

     Apabila gaya disimbolkan dengan F dan perpindahan dengan s, secara matematis usaha dituliskan dalam persamaan berikut.

W = Fs

Dengan :   W = usaha (J)

                 F = gaya (N)

                 s = perpindahan (m)

Persamaan berlaku untuk gaya yang arahnya sama dengan perpindahan, seperti gambar di bawah ini.

 

 

 

     Usaha memiliki satuan yang sama dengan energi, yaitu joule. Dengan ketentuan bawa 1 joule sama dengan besar usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 1 N dengan perpindahan 1 m.

     Untuk memindahkan benda kearah vertical memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat suatu benda. Secara matematis gaya tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

F=  m g

     Karena perpindahan benda kearah vertical sama dengan ketinggian benda (h), dengan memasukkan persamaan diperoleh usaha yang dilakukan terhadap n=benda tersebut sebagai berikut.

W = F s

W = m g h

Dengan :   W = usaha (J)

                 m = massa (kg)

                 g = percepatan gravitasi (N/kg)

                 h = perpindahan atau ketinggian (m)

2.2. Hubungan antara usaha dan energy

     Energy adalah kemampuan melakukan usaha. Dari definisi tersebut menunjukkan bahwa usaha memiliki kaitan yang erat dengan energy. Contohnya ketika gayamu berusaha mendorong mobil sehingga bergerak, berarti telah terjadi perubahan energy dari energy yang dikeluarkan olehmu menjadi energy gerak.

     Jadi dapat disimpulkan bahwa ketika gaya melakukan usaha pada sebuah benda maka akan terjadi perubahan energy pada benda tersebut. Usaha yang dilakukan pada sebuah benda horizontal menyebabkan perubahan energy kinetic. Dengan demikian, besarnya usaha sama dengan perubahan energy kinetic benda. Secara matematis ditulis sebaga berikut.

W = Δ Ek

W = E_k2- E_k1

Dengan :   W = usaha ( J )

                 E_k = perubahan energy kinetic (J)

                 E_k1 = energy kinetic akhir (J)

                       E_k2 = energy kinetik awal (J)

Ketika kamu mengangkat sebuah balok, kamu akan memberikan gaya dorong terhadap balok. Pada saat ke atas berlaku:

Wt_angan = F_tangan . s = m g h

Saat ke bawah :

W_gravitasi  =  F_garvitasi . s = -m g h

Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi bumi (benda yang bergerak vertical) sama dengan perubahan energy potensial gravitasi. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

W = Δ E_p

W = E_p2 – E_p1

W = m g (h_{2 –} h₁)

Dengan :   W    = usaha (J)

                 ΔE_p = perubahan energy potensila (J)

                 E_p1 = energy potensila awal (J)

                 E_p2 = energy potensial akhir (J)

Makalah tentang tata surya

ALAM SEMESTA DAN TATA SURYA

A. Alam Semesta

1. Pengertian Alam Semesta

a.    Menurut buku ilmu alamiah dasar  pengertian alam semesta mencakup tentang mikrokosmo dan makrokosmo. Mikrokosmo adalah benda-benda yang mempunyai ukuran yang sangat kecil, misalnya atom, elektron, sel, amuba dan sebagainya. Sedangkan makrokosmo adalah benda-benda yang mempunyai ukuran yang sangat besar, misalnya bintang, planet, galaksi.

b.   Menurut para ahli astronomi dalam buku ilmu alamiah dasar mereka menggunakan istilah alam semesta dalam pengertian tentang ruang angkasa dan benda-benda langit yang ada didalamnya.

Jadi, alam semesta merupakan tempat berkumpulnya bebda-benda langit yang termasuk didalamnya mikrokosmo dan makrokosmo yang berlangsung pula ribuan, bahkan jutaan proses fisika, kimia, biologi dan proses-proses lain yang tak diketahui.

Ø Teori terjadinya alam semesta

1.      Teori keadaan tetap (Steady-state theory)

Teori ini berdasarkan prinsip kosmologi sempurna yang menyatakan bawha alam semesta dimanapun dan bilamanapun selalu sama. Teori ini ditunjang oleh kenyataan bahwa galaksi baru mempunyai jumlah yang sebanding dengan galaksi lama. Dengan demikian teori ii secara ringkas menyatakan bahwa tiap-tiap galaksi terbentuk (lahir), tumbuh, menjadi tua dan akhirnya mati. Jadi, teori ini beranggapan bahwa alam semesta itu tak terhingga besarnya dan tak terhingga tuanya ( tanpa awal dan tanpa akhir).

Dapat diketahuinya kecepatan radial galaksi-galaksi menjauhi bumi yang dihubungkan dengan jarak antara galaksi-galaksi dengan bumi dari hasil pemotretan satelit, maka disimpulkan bahwa makin jauh jarak galaksi terhadap bumi, makin cepat galasi tersebut bergerak menjauhi bumi. Hal ini sesuai dengan garis spektra yang menuju kepanjang gelombang yang lebih besar yaitu menuju merah, yang sering dikenal dengan pergeseran merah. Dari hasil peenemuan ini menguatkan bahwa alam semesta selalu mengembang (ekspansi) dan menipis (kontarksi). Dengan demikian harus ada ledakan atau dentuman yang memulai adanya pengembangan.

2.      Teori dentuman besar ( big-bang theory)

Teori ini menyatakan bahwa alam semesta berasal dari kondisi super padat dan panas, yang kemudian mengembang sekitar 13,7 milyar tahun lalu (pengukuran terbaik pada tahun 2009 memperkirakan hal ini terjadi sekitar 13,3 - 13,8 milyar tahun yang lalu) dan terus mengembang sampai sekarang.

B.Tata Surya

1. Pengertian tata surya

a.       Menurut buku fisika tata surya adalah matahari dan semua benda angkasa yang mengitarinya.

b.      Menurut buku SMA tata surya adalah matahari beserta planet, satelit, komet, asteroid, dan benda-benda langit lainnya membentuk sebuah susunan yang beratur.

c.       menurut situs Wikipedia tata surya adalah kumpulan benda langit yang terdiri atas sebuah bintang yang disebut Matahari dan semua objek yang terikat oleh gaya gravitasinya. Objek-objek tersebut termasuk delapan buah planet yang sudah diketahui dengan orbit berbentuk elips, lima planet kerdil/katai, 173 satelit alami yang telah diidentifikasi, dan jutaan benda langit (meteor, asteroid, komet) lainnya.

Jadi, tata surya adalah kumpulan benda-benda langit yang terdiri dari matahari, satelit, komet, bintang, asteroid dan benda-benda langit lainnya yang terikat oleh gaya gravitasinya.

2.  Susunan Tata Surya

Matahari kita dikelilingi oleh sembilan planet. Empat buah yang dekat dengan Matahari disebut planet dalam, yaitu Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. Lima lainnya yang disebut planet luar berada relatif jauh dengan Matahari dan umumnya besar-besar. Mereka adalah Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, dan Pluto.

Anggota. tata. surya yang lain adalah:

1.      Asteroida, berbentuk semacam planet tetapi sangat kecil, bergaris tengah 500 mil, jumlahnya lebih dari 2.000 buah dan terletak antara Mars dan Jupiter.

2.      Komet atau bintang berekor. Garis edarnya eksentrik, perihelionnya sangat dekat dengan matahari, sedangkan aphelionnya sangat jauh, berupa bola gas pijar seperti matahari.

3.      Meteor, merupakan batuan dingin yang terjadi akibat gaya tarik bumi sehingga masuk ke atmosfer menjadi pijar karena bergesekan dengan atmosfer.

Gambaran umum Tata Surya (digambarkan tidak sesuai skala): Matahari, Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Ceres, Yupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, Pluto, dan Eris.

     

Tata Surya terbagi menjadi Matahari, empat planet bagian dalam, sabuk asteroid, empat planet bagian luar, dan di bagian terluar adalah Sabuk Kuiper dan piringan tersebar. Awan Oort diperkirakan terletak di daerah terjauh yang berjarak sekitar seribu kali di luar bagian yang terluar.

Berdasarkan jaraknya dari matahari, kedelapan planet Tata Surya ialah Merkurius (57,9 juta km), Venus (108 juta km), Bumi (150 juta km), Mars (228 juta km), Yupiter (779 juta km), Saturnus (1.430 juta km), Uranus (2.880 juta km), dan Neptunus (4.500 juta km). Sejak pertengahan 2008, ada lima obyek angkasa yang diklasifikasikan sebagai planet kerdil. Orbit planet-planet kerdil, kecuali Ceres, berada lebih jauh dari Neptunus. Kelima planet kerdil tersebut ialah Ceres (415 juta km. di sabuk asteroid; dulunya diklasifikasikan sebagai planet kelima), Pluto (5.906 juta km.; dulunya diklasifikasikan sebagai planet kesembilan), Haumea (6.450 juta km), Makemake (6.850 juta km), dan Eris (10.100 juta km).

Enam dari kedelapan planet dan tiga dari kelima planet kerdil itu dikelilingi oleh satelit alami, yang biasa disebut dengan "bulan" sesuai dengan Bulan atau satelit alami Bumi. Masing-masing planet bagian luar dikelilingi oleh cincin planet yang terdiri dari debu dan partikel lain.

3.   Asal Usul

Ada banyak hipotesis tentang asal usul tata surya telah dikemukakan para ahli, diantaranya adalah sebagai berikut ini :

1. Hipotesis Nebula

Hipotesis nebula pertama kali dikemukakan oleh Immanuel Kant(1724-1804) pada tahun 1775. Kemudian hipotesis ini disempurnakan oleh Pierre Marquis de Laplace pada tahun 1796. Oleh karena itu, hipotesis ini lebih dikenal dengan Hipotesis nebula Kant-Laplace. Pada tahap awal tata surya masih berupa kabut raksasa. Kabut ini terbentuk dari debu, es, dan gas yang disebut nebula. Unsur gas sebagian besar berupa hidrogen. Karena gaya gravitasi yang dimilikinya, kabut itu menyusut dan berputar dengan arah tertentu. Akibatnya, suhu kabut memanas dan akhirnya menjadi bintang raksasa yang disebut matahari. Matahari raksasa terus menyusut dan perputarannya semakin cepat. Selanjutnya cincin-cincin gas dan es terlontar ke sekeliling matahari. Akibat gaya gravitasi, gas-gas tersebut memadat seiring dengan penurunan suhunya dan membentuk planet dalam. Dengan cara yang sama, planet luar juga terbentuk.

2. Hipotesia Planetisimal

Hipotesis planetisimal pertama kali dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlain dan Forest R. Moulton pada tahun 1900. Hipotesis planetisimal mengatakan bahwa tata surya kita terbentuk akibat adanya bintang lain yang hampir menabrak matahari.

3. Hipotesis Pasang Surut Bintang

Hipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jean dan Herold Jaffries pada tahun 1917. Hipotesis pasang surut bintang sangat mirip dengan hipotesis planetisimal. Namun perbedaannya terletak pada jumlah awalnya matahari.

4. Hipotesis Kondensasi

Hipotesis kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesis kondensasi menjelaskan bahwa tata surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

5. Hipotesis Bintang Kembar

Hipotesis bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesis mengemukakan bahwa dahulunya tata surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil.

6. Hipotesis Big Bang

Big Bang merupakan salah satu teori tentang awal pembentukan jagat raya. Teori ini menyatakan bahwa jagat raya dimulai dari satu ledakan besar dari materi yang densitasnya luar biasa besar. Impilikasinya jagat raya punya awal dan akhir. Teori ini terus-menerus dibuktikan kebenarannya melalui sejumlah solar system (tata surya) terdiri dari bintang yang disebut matahari dan semua objek yang mengelilinginya. Objek-objek tersebut termasuk delapan buah planet yang sudah diketahui denganorbit berbentuk elips, meteor,asteroid, komet, planet-planet kerdil/katai, dan satelit-satelit alami.

Tata surya dipercaya terbentuk semenjak 4,6 milyar tahun yang lalu dan merupakan hasil penggumpalan gas dan debu di angkasa yang membentuk matahari dan kemudian planet-planet yang mengelilinginya.

Tata surya terletak di tepi galaksi Bima Sakti dengan jarak 2,6 x 10¹⁷ km dari pusat galaksi, atau sekitar 25.000 hingga 28.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Tata surya mengelilingi pusat galaksi Bima Sakti dengan kecepatan 220 km/detik, dan dibutuhkan waktu 225-250 juta tahun untuk sekali mengelilingi pusat galaksi. Dengan umur tata surya yang sekitar 4,6 milyar tahun, berarti tata surya kita telah mengelilingi pusat galaksi sebanyak 20-25 kali dari semenjak terbentuk.

Tata surya dikekalkan oleh pengaruh pengaruh gaya gravitasi matahari dan sistem yang setara tata surya, yang mempunyai garis pusat setahun kecepatan cahaya, ditandai adanya taburan komet yang disebut awan Oort. Selain itu juga terdapat awan Oort berbentuk piring di bagian dalam tata surya yang dikenali sebagai awan Oort dalam.

Disebabkan oleh orbit planet yang membunjur, jarak dan kedudukan planet berbanding kedudukan matahari berubah mengikuti kedudukan planet di orbit.

REFERENSI

Abdi, guru Tim.2004, Sains Fisika Untuk SMP kelas VII, Jakarta: Erlangga

Abdullah Aly, Eny Rahma, Ilmu Alamiah Dasar, Jakarta : Bumi Aksara, 2008

http://anangnet.blogdetik.com, didownload pada tanggal 10 Nopember 2010

http://bicara-ku.blogspot.com, didownload pada tanggal 10 Nopember 2010

http://cupycupy.blogspot.com , didownload pada tanggal 10 Nopember 2010

http://www.determity.com/misteri-semesta, download pada tanggal 10 Nopember 2010

http://www.harunyahya.com, semesta, didownload pada tanggal 11 Nopember 2010

http://id.wikipedia, Tata_Surya, didownload pada tanggal 9 Nopember 2010

Supriyanto, Fisika SMA untuk kelas X, Jakarta : Erlangga

Prasodjo, Budi, Teori Dan Aplikasi Fisika SMP Kelas 1, Jakarta: Erlangga