Segala sesuatu yang ada di sekitar kita memerlukan energy agar bekerja dengan baik. Untuk mengangkat meja, manusia membutuhkan energi otot. Jam dinding memerlukan energi dari baterai agar jarumnya bisa berputar. Bahkan sebuah bola yang menggelinding memerlukan energi untuk tetap bergerak.
Tetapi, apa itu energi dalam fisika? Apa saja bentuk-bentuk energi, bagaimana satuan energi dihitung, serta bagaimana energi dan perubahannya terjadi dalam kehidupan sehari-hari? Mari kita bahas satu per satu.
Apa Yang Dimaksud Energi?
Pengertian energi dalam fisika adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha (kerja) dan mengalami perubahan. Energi artinya tidak hanya sebatas tenaga, tetapi lebih luas, yaitu mencakup setiap kemampuan benda atau sistem untuk menyebabkan perubahan pada dirinya sendiri maupun lingkungannya.
Perubahan ini bisa berupa perubahan posisi, perubahan gerak, perubahan suhu, perubahan wujud zat, bahkan perubahan pada makhluk hidup, seperti tumbuh dan berkembang. Jika energi habis, suatu benda tidak bisa melakukan kerja. Misalnya, manusia akan merasa lelah setelah beraktivitas karena energy dalam tubuhnya berkurang. Maka dari itu, manusia perlu istirahat dan mengonsumsi makanan atau minuman untuk mengembalikan energi yang hilang.
Dengan kata lain, energi adalah kemampuan benda untuk melakukan usaha. Tanpa energi, tidak ada kerja yang bisa dilakukan. Inilah sebabnya energi menjadi konsep dasar yang sangat penting dalam fisika maupun kehidupan nyata.
Pada dasarnya, energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan, melainkan hanya bisa berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Perubahan bentuk energi ini dikenal sebagai Hukum Kekekalan Energi.
Contohnya, ketika seseorang menyalakan sepeda motor, terjadi transformasi energi dari energi kimia pada bahan bakar menjadi energi panas di mesin, kemudian berubah lagi menjadi energi kinetik sehingga motor dapat bergerak. Proses serupa juga terjadi ketika menyalakan lampu: energi listrik berubah menjadi energi cahaya dan energi panas.
Contoh lain energi dan perubahannya dapat dilihat sebagai berikut dibawah ini:
- Saat memanaskan air menggunakan kompor → energi kimia gas berubah menjadi energi panas.
- Saat menyalakan kipas angin → energi listrik berubah menjadi energi kinetik (gerakan baling-baling).
- Saat menyalakan televisi → energi listrik berubah menjadi energi cahaya dan energi bunyi.
- Pada tubuh manusia → energi kimia dari makanan berubah menjadi energi mekanik saat bergerak.
- Fotosintesis pada tumbuhan → energi cahaya berubah menjadi energi kimia yang tersimpan dalam glukosa.
Satuan Energi
Dalam ilmu fisika, satuan energi diukur menggunakan standar internasional (SI), yaitu joule (J). Satu joule didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan ketika sebuah gaya sebesar 1 newton menggerakkan benda sejauh 1 meter.
Selain joule, terdapat juga satuan energi lain yang digunakan untuk konteks tertentu:
- Kalori → digunakan untuk menyatakan energi panas.
- Kilowatt-jam (kWh) → digunakan untuk energi listrik, biasanya pada tagihan listrik.
Satuan energi ini membantu kita dalam mengukur dan membandingkan energi dalam berbagai bentuk, baik pada benda sehari-hari maupun fenomena alam.
Jenis-jenis Energi
Energi dalam fisika terbagi menjadi berbagai bentuk sesuai dengan sifat dan cara kerjanya. Masing-masing jenis energi memiliki karakteristik tersendiri serta manfaat besar dalam kehidupan sehari-hari. Berikut adalah uraian lengkap mengenai jenis-jenis energi dalam fisika.
Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang disebabkan oleh gerak suatu benda yang memiliki massa/berat. Kata kinetik berasal dari bahasa Yunani yaitu kinetikos yang artinya bergerak. Oleh karena itu, semua benda yang bergerak pasti memiliki energi kinetik atau disebut juga energi gerak.
Energi kinetik dibagi menjadi dua jenis, yaitu energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi. Energi kinetik translasi dihasilkan oleh benda yang bergerak lurus dengan arah dan kecepatan yang sama, misalnya busur panah yang bergerak lurus. Sementara energi kinetik rotasi adalah energi ketika sebuah benda berputar, misalnya pada bianglala atau gasing.
Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik dipengaruhi oleh massa dan kecepatan suatu benda saat bergerak. Massa disimbolkan dengan huruf m, sedangkan kecepatan disimbolkan dengan huruf v. Besarnya energi berbanding lurus dengan besarnya massa dan besarnya kecepatan suatu benda ketika bergerak.
Maka, untuk menghitung energi kinetik, rumusnya adalah:
Ek = (1/2) mv²
Keterangan:
Ek = Energi Kinetik (J)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang tersimpan pada benda atau objek karena kedudukan atau posisi benda tersebut terhadap titik acuannya (biasanya ketinggian benda diukur dari pemukaan tanah). Dari pengertian tersebut, dapat diketahui bahwa benda yang diam namun berada di ketinggian tertentu berarti memiliki energi potensial. Sementara benda yang bergerak namun tidak memiliki ketinggian artinya tidak memiliki energi potensial. Contoh energi potensial adalah apel yang menggantung pada pohon atau PLTA yang mengubah energi potensial menjadi energi listrik.
Rumus Energi Potensial
Semakin tinggi posisi suatu benda terhadap titik acuannya, semakin besar pula energi potensial gravitasinya. Satuan energi potensial dalam Sistem Internasional (SI) sendiri adalah Joule. Rumus energi potensial yaitu:
Ep = m g h
Keterangan:
Ep = Energi potensial (J)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (10 m/s²)
h = tinggi benda (m)
Energi Mekanik
Energi mekanik disebut juga energi total yaitu penjumlahan energi potensial dan energi kinetik. Dengan kata lain, energi mekanik merupakan energi total yang dimiliki suatu benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu sekaligus berada pada posisi tertentu terhadap titik acuannya. Semakin besar energi kinetik dan energi potensialnya, maka semakin besar pula energi mekaniknya.
Rumus Energi Mekanik
Karena energi mekanik adalah penjumlahan energi kinetik dan energi potensial, maka rumus energi total adalah:
Em = Ek + Ep
Keterangan:
Em = Energi mekanik (J)
Ek = Energi kinetik (J)
Ep = Energi potensial (J)
Apakah energi dapat diukur dengan jangka sorong?
Energi Cahaya
Energi cahaya adalah energi yang dipancarkan dalam bentuk radiasi elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh indera penglihatan manusia. Cahaya matahari merupakan sumber utama energi cahaya alami yang sangat penting untuk keberlangsungan hidup. Cahaya membantu tumbuhan melakukan fotosintesis, yang pada akhirnya menghasilkan oksigen untuk makhluk hidup lain.
Selain itu, manusia juga memanfaatkan energi cahaya buatan, seperti lampu listrik, proyektor, hingga laser. Dalam teknologi modern, energi cahaya juga diubah menjadi energi listrik melalui panel surya sehingga berperan besar dalam transisi energi terbarukan.
Energi Kimia
Arti energi kimia adalah energi yang tersimpan di dalam ikatan atom dan molekul suatu zat. Energi ini dilepaskan ketika terjadi reaksi kimia, misalnya pembakaran bahan bakar atau metabolisme makanan di dalam tubuh. Energi kimia dari makanan diolah tubuh menjadi energi gerak dan panas yang mendukung aktivitas sehari-hari.
Selain itu, energi kimia dari baterai digunakan untuk menyalakan berbagai perangkat elektronik. Dalam skala besar, energi kimia pada batu bara, gas alam, dan minyak bumi dimanfaatkan untuk pembangkit listrik maupun industri manufaktur.
Energi Listrik dan Energi Potensial Listrik
Energi listrik adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan muatan listrik melalui penghantar. Hampir semua aspek kehidupan modern bergantung pada energi listrik, mulai dari penerangan rumah hingga menggerakkan mesin industri. Energi listrik berasal dari berbagai sumber, seperti pembangkit tenaga uap, tenaga air, angin, hingga surya.
Sementara itu, energi potensial listrik adalah energi yang tersimpan akibat adanya beda potensial listrik, misalnya dalam baterai atau kapasitor. Energi potensial ini kemudian dilepaskan menjadi arus listrik yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan.
Energi Bunyi
Energi bunyi merupakan energi yang dihasilkan oleh getaran partikel dalam medium, seperti udara, air, atau benda padat, yang kemudian merambat sebagai gelombang bunyi. Energi bunyi hadir dalam kehidupan sehari-hari melalui suara manusia, musik, hingga deru kendaraan.
Dalam bidang teknologi, energi bunyi dimanfaatkan dalam sonar kapal selam, alat USG dalam dunia medis, serta sensor ultrasonik pada perangkat elektronik. Energi bunyi juga bisa dikonversi menjadi energi listrik melalui perangkat tertentu, seperti mikrofon atau sensor getaran.
Energi Panas (Termal)
Arti energi panas atau energi termal berhubungan dengan gerakan partikel-partikel dalam suatu zat. Energi ini berpindah melalui konduksi, konveksi, maupun radiasi. Contoh energi panas alami adalah sinar matahari dan panas bumi, sedangkan contoh buatan adalah api dari kompor dan mesin kendaraan bermotor.
Energi panas banyak digunakan untuk memasak, mengeringkan pakaian, serta menghasilkan listrik pada pembangkit tenaga uap. Dalam fisika, energi panas juga dikenal dengan istilah energi kalor. Salah satu contoh energi kalor yang mudah dipahami adalah air yang dipanaskan hingga mendidih akibat adanya perpindahan energi panas.
Energi Nuklir
Energi nuklir adalah energi yang tersimpan di dalam inti atom dan dilepaskan melalui reaksi fisi maupun fusi. Energi ini sangat besar, sehingga penggunaannya harus diawasi dengan ketat. Dalam kehidupan sehari-hari, dimensi energi nuklir digunakan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir dan terapi medis, seperti radioterapi untuk pasien kanker.
Energi nuklir alami juga terjadi pada matahari melalui reaksi fusi hidrogen yang menghasilkan panas dan cahaya bagi bumi. Di masa depan, penelitian mengenai reaksi fusi diharapkan mampu menghasilkan energi bersih yang lebih aman dan berkelanjutan.
Energi Gravitasi
Energi gravitasi merupakan energi potensial yang dimiliki suatu benda karena posisinya terhadap pusat gravitasi bumi. Semakin tinggi posisi benda dari tanah, semakin besar energi gravitasi yang tersimpan. Contohnya adalah air dalam bendungan yang memiliki energi potensial gravitasi sebelum dilepaskan untuk menggerakkan turbin.
Dalam kehidupan sehari-hari, energi gravitasi juga terlihat pada buah yang jatuh dari pohon atau permainan roller coaster yang memanfaatkan perbedaan ketinggian lintasan.
Energi Radiasi dan Elektromagnetik
Energi radiasi adalah energi yang dibawa oleh gelombang elektromagnetik, seperti sinar ultraviolet, inframerah, gelombang mikro, hingga sinar gamma. Energi radiasi tidak membutuhkan medium untuk merambat, sehingga bisa mencapai bumi dari matahari.
Dalam kehidupan modern, energi radiasi dimanfaatkan pada komunikasi satelit, teknologi microwave, hingga terapi medis menggunakan sinar X dan radiasi gamma. Energi elektromagnetik juga menjadi dasar bagi perkembangan teknologi komunikasi nirkabel yang digunakan secara luas di era digital saat ini.
Itulah penjelasan lengkap tentang pengertian energi dalam fisika, satuan energi, serta berbagai jenis-jenis energi yang ada di sekitar kita. Dari energi cahaya, energi kimia, energi listrik, hingga contoh energi kalor, semuanya memiliki fungsi penting bagi kehidupan manusia.
Belajar fisika tidak hanya memahami apa yang dimaksud dengan energi, tetapi juga bagaimana energi bekerja dalam kehidupan nyata. Jika Anda ingin lebih mendalami materi ini dengan bimbingan yang lebih terarah, Anda bisa mencari les privat fisika di Superprof. Bersama tutor berpengalaman, Anda dapat memahami konsep energi dan topik fisika lainnya dengan lebih mudah dan menyenangkan.
Temukan tutor terbaik Anda sekarang di Superprof!
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
mantap , sangat lengkap
makasihhh
sama2, semangat belajar fisika nya :)