BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Latar Belakan Belakang g
Energi merupakan sesuatu pengertian yang tidak mudah didefinisikan dengan singkat singkat dan tepat. tepat. Energ Energii yang yang bersifa bersifatt abstra abstrak k yang yang sukar sukar dibukt dibuktika ikan, n, tetapi tetapi dapat dapat dirasakan adanya. Energi atau yang sering disebut tenaga, adalah suatu pengertian yang sering sekali digunakan orang. (Pratomo. 2013. Pengantar Energi) Kita sering mendengar istilah krisis energi yang bermakna untuk menunjukkan krisis bahan bakar terutama minyak (detik.com. 2014). Bahan 2014). Bahan bakar adalah sesuatu yang menyimpan energi, jika dibakar akan diperoleh energi panas yang berguna untuk alat pemanas atau untuk menggerakkan mesin. Energi Energi dalam kehidupan sehari-hari arti gerak, misal seorang anak banyak bergerak dan berlari-lari dikatakan penuh dengan energi. Energi juga dihubungkan dengan kerja. Seseorang yang mampu bekerja keras dikatakan mempunyai energi atau tenaga besar. besa r. (Pratomo. 2013. Pengantar Energi) Jadi boleh dikatakan energi adalah sesuatu kekuatan yang dapat menghasilkan gerak, tenaga, dan kerja. Satuan energi adalah Joule (J) yang merupakan nama seorang ilmuan !nggris yang berhasil membuktikan baha panas (kalor) adalah suatu bentuk energi, yaitu James "res#ott Joule ($%$%-$%%&). 'ntuk menghormatinya maka dibuatlah namanya sebagai satuan energi. Ener Energi gi dalam dalam peng pengeta etahu huan an tekn teknol olog ogii dan dan fisik fisikaa dapa dapatt diart diartik ikan an sebag sebagai ai kemampuan melakukan kerja. Energi di dalam alam adalah suatu besaran yang kekal (huk (hukum um term termod odin inam amik ikaa pert pertam ama). a). Ener Energi gi tida tidak k dapa dapatt di#i di#ipt ptak akan an dan dan tida tidak k dapa dapatt dimusnahkan, tetapi dapat dikonersikanberubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain (Wikipedia.com. 2016), 2016) , misalnya pada kompor di dapur, energi yang tersimpan dalam minyak tanah diubah menjadi api. Selanjutnya jika api digunakan untuk memana memanaska skan n air dalam dalam pan#i, pan#i, energ energii beruba berubah h bentuk bentuk lagi menjad menjadii gerak gerak moleku molekullmolekul air. "erubahan bentuk energi ini disebut konersi (Hasbulla (Hasbulla.. 200!. 200!. "asar #on$ersi Energi). Energi). Seda Sedang ngka kan n perp perpin inda daha han n ener energi gi diseb disebab abka kan n adan adanya ya perb perbed edaan aan temperatur yang disebut kalor. Energi juga dapat dipindahkan dari suatu sistem ke sistem yang lain melalui gaya yang mengakibatkan pergeseran posisi benda. *ransfer energi ini adalah kemampuan suatu sistem untuk menghasilkan suatu kerja yang pengaruhberguna bagi kebutuhan manusia se#ara positif (Hasbulla. 200!. "asar #on$ersi Energi) . Jadi energi adalah suatu kuantitas yang kekal, dapat berubah bentuk, dan dapat pindah dari satu sistem ke sistem yang lain, akan tetapi jumlah keseluruhannya adalah tetap. 1
1.2 Rumusan Masalah $.+.$ pa yang dimaksud dengan Energi $.+.+ pa yang dimaksud dengan Energi ekanik $.+./ pa yang dimaksud dengan Konersi Energi ekanik 1.3 Tujuan Pemahasan $./.$ 'ntuk mengetahui dan memahami apa yang dimaksud dengan Energi. $./.+ 'ntuk mengetahui dan memahami apa yang dimaksud dengan Energi ekanik. $././ 'ntuk mengetahui dan memahami apa yang dimaksud dengan Konersi Energi
ekanik.
2
BAB II PEMBAHA!AN 2.1 Energ"
0efinisi energi se#ara umum yaitu kata energi berasal dari bahasa 1unani, yang artinya kerja yaitu ergon (%ikipedia.com&2016). Sedangkan menurut KBB! energi se#ara garis besarnya didefinisikan daya atau kekuatan yang akan diperlukan untuk dapat melakukan berbagai rangkaian proses kegiatan. Energi sendiri merupakan bagian yang berasal dari suatu benda tetapi tidak terikat pada benda tersebut, sehingga energi tersebut bersifat se#ara fleksibel yang dapat berpindah maupun dapat berubah. Energi adalah sesuatu yang sangat berarti dalam kehidupan manusia di alam karena segala bentuk tindakan atau kegiatan, manusia memerlukan energi. Berikut ini definisi energi menurut para ahli antara lain2 $. enurut 3obert 4. 5olke, Energi adalah kemampuan membuat sesuatu bisa terjadi. +. enurut "ardiyono, Energi adalah suatu bentuk kekuatan yang dihasilkan atau dimiliki oleh suatu benda. /. enurut i#hael J, oran, Energi adalah sesuatu konsep dasar termodinamika dan merupakan salah satu aspek penting dalam analisis teknik. 6. enurut ikkrajuddin, Energi adalah kemampuan benda untuk melakukan usaha. Energi bersifat abstrak yang sukar dibuktikan tetapi dapat dirasakan adanya. enurut hukum *ermodinamika "ertama, energi bersifat kekal. Energi tidak dapat di#iptakan dan tidak dapat dimusnakan, tetapi dapat berubah bentuk (konersi) dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain. Energi adalah suatu besaran turunan dengan satuan 7.m atau Joule. Energi dan kerja mempunyai satuan yang sama. Sedangkan kerja dapat didefinisikan sebagai usaha untuk memindahkan benda sejauh S (m) dengan gaya 8 (7eton) 9ukum Kekekalan energi menyatakan baha energi tidak dapat di musnahkan, tapi dapat dirubah kedalam bentuk yang lain. 9al ini berarti, energi tidak dapat dimusnahkan tapai dapat diubah dalam bentuk lain dan dimanfaatkan untuk kepentingan energi. Energi di alam adalah kekal artinya energi tidak dapat di#iptakan dan dimusnahkan tetapi hanya dapat diubah dari energi satu ke energi lainnya (9ukum kekekalan energi). !lmu yang mempelajari perubahan energi dari energi satu ke lainnya disebut dengan ilmu konersi energi. *ingkat keberhasilan perubahan energi disebut dengan Efisiensi. dapun sifat-sifat energi se#ara umum adalah 2
3
$.
*ransformasi energi, artinya energi dapat diubah menjadi bentuk lain, misalkan energi panas pembakaran menjadi energi mekanik mesin:ontoh yang lain adalah
+.
proses perubahan energi atau konersi energi pada turbin dan pompa. *ransfer energi, yaitu energi panas (heat) dapat ditransfer dari tempat satu ke tempat
/.
lainnya atau dari material satu ke material lainnya. Energi dapat pindah ke benda lain melalui suatu gaya yang menyebabkan
6.
pergeseran, sering disebut dengan energi mekanik, Energi adalah kekal, tidak dapat di#iptakan dan dimusnahkan.
2.2 Energ" Mekan"k
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda yang terdiri atas energi kinetik dan energi potensial. !stilah lain untuk energi kinetik adalah energi gerak. 2.2.1. Energ" #"net"k Energi kinetik ialah energi yang terdapat pada setiap benda yang s edang bergerak.
Besar energi kinetik sebanding dengan massa benda dan kuadrat keeepatan geraknya. "ersamaannya adalah sebagai berikut2 ;Ek < = m +.....................................................(+.$) 0engan, ;Ek < energi kinetik (J), m < massa benda (Kg), dan < ke#epatan benda (ms +). 2.2.2. Energ" P$tens"al Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena posisinya atau
keadaannya yang menunjukkan baha usahakerja siap dilakukan. Energi potensial yang sering dijumpai adalah energi potensial graitasi dan energi potensial listrik. Energi potensial yang akan dipelajari sekarang adalah energi potensial graitasi. Besar energi potensia graitasi bergantung pada kedudukan> ketinggiannya, massa benda, dan pereepatan graitasi bumi. Se#ara matematis, energi potensial graitasi dirumuskan sebagai berikut. ;Ep < m.g.h.......................................................(+.+) 0engan, ;Ep < energi potensial graitasi (J), m < massa benda (kg), g < per#epatan graitasi (ms+), dan h < tinggi benda (m).
4
Energi potensial disebut juga energi yang tersimpan. Jadi. semakin tinggi kedudukan benda. semakin besar energi potensial graitasi yang dimiliki oleh benda. 3umusan energi mekanik adalah2 ;E < ;Ep ? ;Ek........................................... .(+./) 9al ini berarti baha jumlah energi mekanik benda yang dipengaruhi oleh gaya graitasi adalah tetap. Energi mekanik didefinisikan sebagai penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial. Sebuah benda yang dilempar ke atas akan memiliki energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial dimiliki karena ketinggiannya, sedangkan energi kinetik karena geraknya. akin tinggi benda tersebut terlempar ke atas, makin besar energi potensialnya. 7amun, makin ke#il energi kinetiknya. "ada ketinggian maksimal, benda mempunyai energi potensial tertinggi dan energi kinetik terendah. 'ntuk lebih memahami energi kinetik perhatikan sebuah bola yang dilempar ke atas. Ke#epatan bola yang dilempar ke atas makin lama makin berkurang. akin tinggi kedudukan bola (energi potensial graitasi makin besar), makin ke#il ke#epatannya (energi kinetik bola makin ke#il). Saat men#apai keadaan tertinggi, bola akan diam. 9al ini berarti energi potensial graitasinya maksimum, namun energi kinetiknya minimun ( < @). "ada aktu bola mulai jatuh, ke#epatannya mulai bertambah (energi kinetiknya bertambah) dan tingginya berkurang (energi potensial graitasi berkurang). Berdasarkan kejadian di atas, seolah terjadi sema#am pertukaran energi antara energi kinetik dan energi potensial graitasi. 2.2.3. Anal"sa Hukum #ekekalan Energ" Mekan"k
Saat benda jatuh, makin berkurang ketinggiannya makin ke#il energi potensialnya, sedangkan energi kinetiknya makin besar. Ketika benda men#apai titik terendah, energi potensialnya terke#il dan energi kinetiknya terbesar.
5
(Aambar +.$ ttp'isika*one.comukum+kekekalan+energi+mekanik) Bola yang jatuh dari ketinggian . Sebuah bola berada pada ketinggian h, maka energi potensial di titik
adalah E p, - m g , sedangkan energi kinetiknya E k, < Karena $ - 0, maka E k, < 0. Jumlah antara energi potensial di titik dan energi kinetik di titik sama dengan energi mekanik. Besarnya energi mekanik adalah2 E m, - E p, / E k, - mg / 0 - mg........................... (+.6) isalnya, dalam aktu t sekon bola jatuh sejauh $ (titik B), sehingga jarak bola dari tanah adalah $. Energi potensial bola di titik B adalah E p mg( 1 ). 0ari titik ke titik B ternyata energi potensialn ya berkurang sebesar m g 1. Sedangkan, energi kinetik saat bola di B adalah sebagai berikut. Saat bola jatuh setinggi 1, bola bergerak berubah beraturan dengan ke#epatan aal nol.
..............................(+.)
...............................(+.C) Ke#epatan benda tersebut adalah2 $ - $o / g t
($o - 0).......................... (+.D)
6
$ - gt - g
............................................... (+.%)
Jadi, energi kinetik bola di titik B adalah2 E k <
......................................................(+.&)
E k <
..........................................................(+.$@)
E k <
...............................................(+.$$)
E k < mg1.................................................................................................(+.$+) Jumlah energi kinetik dan energi potensial setelah benda jatuh sejauh h$ (di titik B) adalah sebagai berikut. E m - E k / E p............... .......... .......... ........... .......... .......... ........ ..... .....(+.$/) E m - mg1 / (mg mg 1 )...............................(+.$6) E m - mg.......................................................... (+.$) Jadi, energi mekanik di titik B adalah E m - mg Berdasarkan perhitungan menunjukkan energi mekanik di titik besarnya sama dengan energi mekanik di titik (E m, - E m ). Jadi, dapat disimpulkan baha jumlah energi mekanik benda yang dipengaruhi oleh gaya graitasi adalah tetap. Jika pada saat kedudukan di jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah E p, / E k,, sedangkan pada saat kedudukan di B jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah E p / E k, maka 2 E p, / E k, - E p / E k atau E p / E k < tetap. !nilah yang dinamakan 9ukum kekekalan energi mekanik.
2.3 #$n%ers" Energ" Mekan"k
Konersi energi adalah perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi bentuk energi lain. 9ukum konserasi energi mengatakan baha energi tidak dapat di#iptakan (dibuat) ataupun di musnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya. 0alam kehidupan sehari-hari, sering diketahui baha kita kehabisan energi setelah melakukan suatu aktiitas atau baterai senter telah habis. Benarkah energi dapat habis Sebenarnya ketika melakukan aktiitas, energi yang tersimpan dalam tubuh
7
manusia telah berubah bentuk menjadi energi kinetik. Energi kimia yang dimiliki oleh baterai tidak habis, tetapi energi tersebut telah berubah menjadi energi listrik. "ada bahasan ini hanya akan dibahas tentang salah satu perubahan energi. 1aitu energi mekanik, energi listrik, energi kimia dan energi panas yang saling berhubungan dan dapat saling di konersi. 0alam bahasan ini akan dijelaskan tentang perubahan energi mekanik ke energi listrik, dan energi lainnya. Energi ini dapat saling dikonersi atau diubah. Seperti halnya yang sudah dijelaskan sebelumnya bahaa energi dapan diubah. Energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik maupun energi panas. Salah satu mesin konersi energi mekanik menjadi energi listrik adalah mesin generator. "rinsip kerja generator sangatlah sederhana yaitu kumparan jangkar yang memotong medan pada magnet yang dihasilkan kumparan medan akan menimbulkan gerak gaya listrik terhadap kumparan jangkar. :ara kerja generator yang utama adalah adanya medan magnet dan pemotong medan magnet. Aenerator merupakan alat yang mampu menghasilkan energi listrik yang bersumber kepada energi mekanik dan umumnya menggunakan induksi elektromagnetik. Sumber energi mekanik sendiri bisa berasal dari resiprokat ataupun turbin. Aenerator listrik pertama kali ditemukan pada tahun $%/$ oleh seseorng yang bernama 8araday. Saat itu generator listrik mempunyai bentuk gulungan kaat yang dililitkan pada besi yang berukuran '. Aenerator tersebut dikenal dengan nama Aenerator :akram 8araday. :ara kerja generator adalah melalui pergerakan medan magnet yang ada di rotor terhadap kumparan tetap yang terdapat di stator. edan magnet tersebut dihasilkan dengan #ara memberikan tegangan 0: (0ire#t :urrent) pada kumparan penguat medan yang ada di rotor yang dapat dihasilkan melalui penguat sendiri maupun penguat terpisah. Sumber tegangan 0: sendiri bisa didapat dari aki (a##umulator). Setelah itu pemotong medan magnet bisa menggunakan bahan konduktor untuk memotong medan magnet yang ada, karena apabila tidak memotong maka prinsip kerja generator tidak akan timbul yang berupa gaya gerak listrik. Aenerator listrik mempunyai + ma#am jenis yaitu generator listrik : dan generator listrik 0:. Aenerator listrik : mempunyai dua kutub stator sehingga apabila kutub-kutub magnet yang berlaanan dihadapkan maka akan menimbulkan sebuah medan magnet. Sedangkan generator listrik 0: mempunyai komulator sehingga arus listrik yang akan dihasilkan berupa arus listrik 0: sekalipun sumbernya berupa arus listrik :. dapun alat yang mampu mengkonerter arus listrik searah (0:) menjadi arus listrik : yaitu inerter listrik. 8
anfaat generator listrik adalah sebagai salah satu elemen mesin pembangkit listrik
yang
mana
berasal
dari
energi
mekanik
dan
semua pembangkit
listrik menggunakan komponen generator di dalamnya. anfaat generator listrik pun sangat banyak baik itu untuk kalangan pribadi ataupun industri. 'ntuk industri prinsip kerja generator sangat terasa pada pusat listrik tenaga uap yang berjenis medan tutup dan menggunakan system udara yang terbuka. 0isini putaran turbin yang berasal dari air yang dibendung dalam aduk mampu menghasilkan listrik dan putaran turbin juga bisa berasal dari kekuatan angin yang juga mampu menhasilkan listrik.
9
BAB III RAN&#UMAN
3.1.
#es"m'ulan Energi adalah Kemampuan untuk melakukan Kerja (Enegy is the #apasity for doing
ork)F. 9ukum *ermodinamika pertama2 Energi bersifat kekal. Energi tidak dapat di#iptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat dikonersi dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain. Bentuk transisi dari energi mekanik adalah kerja. Energi mekanik yang tersimpan adalah energi potensial atau energi kinetik. Sehingga, energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda yang terdiri atas energi kinetik dan energi potensial. Konersi dari energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik dengan mesin generator yang digerakkan dengan tenaga alam seperti tekanan uap, tekanan air, angin, dan penggerak sederhana lainnya. Aenerator merupakan alat yang mampu menghasilkan energi listrik yang bersumber kepada energi mekanik dan umumnya menggunakan induksi elektromagnetik. anfaat generator listrik adalah sebagai salah satu elemen mesin pembangkit listrik yang mana berasal dari energi mekanik dan semua pembangkit listrik menggunakan komponen generator di dalamnya. 3.2. !aran 0iharapkan agar materi dalam makalah ini dapat bermanfaat dalam pengaplikasin konersi energy mekanik dalam kehidupan seperti menggunakan dan memanfaatkan energy lain dengan merekayasa faktor-faktor apa saja yang berpengaruh terhadap perubahan energy mekanik.
10
BAB I( DA)TAR PU!TA#A
unus& ,sari "arami. 2010 5esin #on$ersi Energi. akarta 7ual. 1!88."asar 9eknik 9enaga :istrik dan Elektronika "aa. akarta' ;ramedia& asirul. 2008. uku ,
ao. 2013. Pengantar Energi. Palembang ttp'aper10.blogspot.co.id201302mesin+kon$ersi+energi.tml . 0iakses tanggal + 8erbruari +@$C ttp'benergi.comdeinisi+energi+ang+perlu+kita+ketaui. 0iakses tanggal + 8erbruari +@$C ttp'isika*one.comukum+kekekalan+energi+mekanik. 0iakses tanggal + 8erbruari +@$C ttp'inormasiana.compen
11
