PETA KONSEP


 

A.    Usaha

 

Gambar Ilustrasi Persamaan Usaha 

Sumber: bukuIPA2008 

 

 

Gambar Anak Menggendong Tas 

Sumber: BukuIPA2008 

 

Usaha diartikan sebagai aktivitas yang mengerahkan tenaga, pikiran, ataupun badan untuk mencapai maksud tertentu. Terdapat 2 faktor pendeteksi adanya usaha yaitu benda harus bergerak, dan arah gerakannya tidak tegak lurus dengan arah gaya yang dikerahkan. Persamaannya yaitu :

 

W = F x S

 

W= usaha (Joule)

S = Perpindahan (m)

F= Gaya (N)


B.    Daya

Daya (P) atau disebut juga dengan laju energi adalah besar total energi yang dipergunakan dalam setiap detiknya. Persamaan dari Daya yaitu:

1 watt= 1 joule/sekon

P=W




    t

P= Daya (Watt)

W = Energi (Joule)

F= Selang waktu (Sekon)



Berhubungan dengan usaha, terdapat energi yang didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kegiatan usaha. Singkatnya, usaha yang menimbulkan perpindahan dapat terjadi lantaran energi juga mempengaruhinya.

C.    Energi

Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha yang menyebabkan sesuatu berpindah dan dapat juga diartikan sebagai kemampuan untuk menyebabkan perubahan. Tidak ada energi yang hilang atau bertambah, hanya saja berubah bentuk. Energi memiliki beberapa bentuk yaitu sebagai berikut:

1.      Energi potensial

 

            Gambar Ilustrasi Sistematika Energi Potensial (Sumber: Quora.com)

 

Energi potensial merupakan energi benda akibat dari posisinya maupun bentuk dan susunannya. Energi ini berhubungan dengan ketinggian sehingga energi potensial akan bernilai besar jika posisinya semakin tinggi dari permukaan tanah. Besar energi potensial benda ditentukan oleh berat benda dan ketinggian letak benda dari permukaan bumi. Semakin besar atau berat dan semakin tinggi letak benda dari permukaan bumi, maka energi potensial benda akan semakin besar. Sistematika energi potensial yaitu:

 

Ep=w x h Dimana w = m x g

sehingga → Ep = m x g x h

 

Keterangan:

Ep energi potensial (Joule)

w = berat benda (N)

m = massa benda (kg)

ggravitasi bumi (9,8 m/s^2)

h = ketinggian suatu benda (m)

 

 Energi potensial sebanding dengan jarak perpindahan benda sehingga energi ini juga sebanding dengan usaha benda tersebut. Apabila dihubungan dengan usaha maka persamaan yang didapatkan yaitu:

W = ∆Ep = m × g × ∆h



2. Energi Kinetik


Gambar Energi Kinetik Setiap Kendaraan yang Berbeda-Beda

Sumber: BukuIPA2008

 

Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki suatu benda akibat pergerakannya. Energi ini akan semakin besar seiring dengan kecepatan yang besar. Semakin berat beban muatan dan semakin jauh jarak tempat pindahnya, maka tenaga yang dibutuhkan akan semakin banyak. Energi ini bergantung pada massa dan kecepatan benda yang bergerak. Persamaannya yaitu sebagai berikut:

 

 

Ek = 1 m x v²

                  2                                                        

 
 

 


Keterangan:

Ek = Energi kinetik (Joule)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan gerak benda

(m/s^2)


Benda yang bergerak akan berpindah posisi sehingga energi kinetik benda akan sebanding dengan usaha benda tersebut. Perubahan energi kinetik benda sebanding dengan usaha benda bergerak sehingga persamaan yang diperoleh yaitu:

 

W = ∆Ek = 1 m × (∆v)²

 2
 

Δν = v2² – v1²
 

         

3.   3. Energi Mekanik 

      Energi mekanik yaitu energi yang dihasilkan dari penggabungan energi kinetik dan energi potensial. Sistematika dari energi ini yaitu: 

Em = Ep + Ek

      = (m x g x Δh) + ( 1 m x (Δv)²)

                                 2
 

  

Em= Ep + Ek

Keterangan:

Em = Energi mekanik (Joule)

Ep = Energi potensial (Joule)

Ek = Energi kinetik (Joule)


4.     Energi Panas

·   Energi panas adalah energi yang berasal dari suatu zat yang molekul dan atomnya bergetar lebih cepat karena kenaikan suhu. Molekul dan atom yang membentuk materi, bergerak sepanjang waktu

·      Ketika suatu zat memanas, kenaikan suhu membuat partikel-partikel ini bergerak lebih cepat dan menabrak satu sama lain. Energi panas adalah energi yang berasal dari zat yang dipanaskan. Semakin panas zat, semakin banyak partikelnya bergerak, dan semakin tinggi energi panasnya

·   Energi panas dan energi Cahaya sangat berhubungan karena benda yang relatif panas merupakan sumber energi cahaya. Matahari adalah salah satu benda lain yang sangat panas dan dapat memancarkan cahaya dengan sendirinya. Matahari sangat bermanfaat bagi makhluk hidup seperti terjadinya proses fotosintesis, penerangan rumah di siang hari, mengeringkan pakaian, dan lain-lain.

5.     Energi Kimia

·     Energi kimia disimpan dalam ikatan yang menghubungkan atom dengan atom lain dan molekul dengan molekul lain. Energi kimia disimpan sehingga energi ini 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 yang dihasilkan dari reaksi ini membuat kita tetap hangat, membantu kita bergerak, dan memungkinkan kita untuk tumbuh. 

·   Contohnya seperti makanan yang kita makan mengandung energi kimia yang tersimpan. Melalui reaksi kimia (pembakaran bahan makanan oleh oksigen) di dalam tubuh, energi tersebut dapat dilepaskan dan dipergunakan oleh tubuh untuk melakukan berbagai aktivitas atau usaha.

6.     Energi Listrik

·   Energi listrik adalah jenis energi kinetik yang disebabkan oleh muatan listrik yang bergerak. Besarnya energi tergantung pada kecepatan muatan, semakin cepat muatan tersebut bergerak, semakin banyak energi listrik yang dibawanya.

·       Petir adalah contoh energi listrik, yang dapat kita lihat adalah listrik di atmosfer dilepaskan

·    Bentuk energi listik yang tersimpan dalam atom suatu benda dapat diperoleh dengan menggunakan alat pembangkit energi listrik seperti baterai, akumulator, dinamo atau generator. 

7.     Energi Nuklir

·    Energi nuklir berasal dari inti atom. Atom merupakan unit terkecil yang semua materi di alam semesta. Bahan bakar energi nukli adalah uranium. Uranium adalah unsur radioaktif yang terbentuk pada saat bumi pertama kali diciptakan. Mekanisme energi nuklir menjadi lsitrik yaitu atom nuklir dipecah → Atom melepaskan partikel kecil (Fisi) → Fisi menyebabkan atom uranium membagi dan memulai reaksi berantai → panas → menghangatkan agen pendingan reaktor  (berupa air) → agen pendingin dipanaskan oleh fisi nuklir → uap → memutar turbin → generator → trafo → listrik

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.


Keterkaitan Usaha dengan Energi

1)    Konsep Energi dan Kaitannya dengan Kalor

Energi dapat berpindah ke tempat-tempat lain hingga mencapai suatu keseimbangan. Energi akan berpindah dari benda bersuhu panas ke benda bersuhu lebih rendah hingga mencapai keseimbangan suhu (termal) diantara kedua benda tersebut. Perpindahan energi dalam bentuk panas tersebut biasa kita sebut sebagai Kalor. Kalor merupakan perpindahan energi dalam bentuk panas. 

Gambar Ilustrasi Energi yang Berpindah
Sumber: quizlet.com

Gambar Ilustrasi Energi yang Berpindah

Sumber: quizlet.com

 

2)    Konsep Energi dan Kaitannya dengan Usaha


Gambar Ilustrasi Energi yang Berpindah

Sumber: quizlet.com

Usaha yang dilakukan suatu benda sama dengan besarnya energi yang dipindahkan. Energi dapat berpindah dalam bentuk gerak. Contohnya saat menarik tali busur panah terdapat energi yang terakumulasi pada ujung tali busur tersebut, saat kita melepas tali busur panah tersebut, secara alamiah tali busur akan bergerak menuju titik keseimbangannya sekaligus energi tersebut berpindah anak panah yang awalnya diam menjadi bergerak ke depan. Perpindahan energi yang berpindah dalam bentuk gerak ini dinamakan usaha. Usaha merupakan perindah eenrgi dalam bentuk gerak. Persamaannya yaitu :

  • Persamaannya yaitu :

W= E2 – E1

Keterangan:

W = Usaha (Joule)

E1 Energi keadaan 1 (Joule)

E2 = Energi keadaan 2 (Joule)


3)    Menentukan Besar Usaha Akibat Perpindahan Energi

Usaha merupakan perpindahan energi dalam bentuk gerak. Gerak merupakan perpindahan posisi benda terhadap titik acuan awalnya. Perpindahan posisi tersebut biasanya disebabkan oleh dorongan atau tarikan pada benda tersebut. Dorongan dan tarikan bisa disebabkan oleh benda itu sendiri (gaya internal), dorongan atau tarikan yang disebabkan oleh pihak lain (gaya eksternal).

Gambar Usaha Mendorong Kotak

Sumber: chandramaulana45.blogspot.com

Usaha merupakan perpindahan energi dalam bentuk gerak. Gerak merupakan perpindahan posisi benda terhadap titik acuan awalnya. Perpindahan posisi tersebut biasanya disebabkan oleh dorongan atau tarikan pada benda tersebut. Untuk menentukan besar usahanya, perlu mengetahui besar dorongan (gaya) yang menyebabkan benda tersebut berpindah serta mengetahui besar perpindahannya. Persamaan yang dapat digunakan yaitu:

        

W= F x s

Keterangan:

W = Usaha (Joule)

S = Perpindahan (m)

F = Gaya (N)


4)    Hubungan Energi, Usaha, dan Daya


 Usaha merupakan proses perpindahan energi dalam bentuk gerak. Seseorang melakukan usaha mendorong meja hingga jarak tertentu. Orang tersebut dapat melakukan pekerjaan tersebut dengan waktu yang cepat ataupun dengan waktu yang lebih lambat. Besar usaha yang dilakukan tersebut adalah sama, hanya saja daya (power) yang dilakukan saat mendorong kotak dengan cepat jauh lebih besar dibandingkan dengan daya yang dilakukan saat mendorong meja tersebut dengan lebih lambat. Daya merupakan banyaknya usaha yang dikeluarkan dalam setiap detiknya. Hubungan antara gaya dan usaha yang dirumuskan dengan W = F × s. Gaya F bekerja pada benda yang sedang bergerak sejauh s, sehingga:

Dari W = F x s

Besar daya rata-rata → P = W =  F x Δs = F x v

                                            t         t

Jadi, besar daya sesaat → P = F x v


Keterangan:

P = Daya (watt)

W = Usaha (Joule)

t = waktu (sekon)

F = Gaya (Newton)

v = Kecepatan (m/s)


5)    Hukum Kekekalan Energi

Energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, tetapi energi dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain. Pernyataan ini dikenal dengan hukum kekekalan energi. Hukum ini berlaku untuk sistem tertutup, yakni energi tidak memasuki atau meninggalkan sistem itu. Perubahan energi yang terjadi pada sebuah benda tidak akan mengurangi energi yang ada pada benda tersebut. Karena sifat energi tidak pernah berkurang atau hilang, namun diubah dalam energi bentuk lain.

   Gambar Skema Perubahan Energi pada Benda Jatuh

   Sumber: BukuIPA2008

 

Gambar Ilustrasi Perubahan Energi saat Ayunan Bergerak

Sumber: BukuIPA2008

 

  • Energi mekanis terdiri atas energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial benda yang jatuh bebas akan semakin kecil ketika ketinggian semakin rendah, tetapi di sisi lain energi kinetiknya bertambah
  • Ayunan dimulai dengan suatu dorongan untuk membuatmu bergerak, yakni untuk memberikan sejumlah energi kinetik padamu. Saat ayunan naik, energi kinetik berubah menjadi energi potensial. Pada titik tertinggi, energi potensialnya juga terbesar. Kemudian, saat ayunan turun, energi potensial berubah men-jadi energi kinetik. Pada titik terendahnya, energi kinetik-nya terbesar dan energi potensialnya terkecil.

 

6)    Perubahan Bentuk Energi pada Peristiwa Fotosintesis

Ø    Makhluk hidup mengambil dan menggunakan energi untuk bergerak, tumbuh, berkembang biak, dan menjalankan fungsi tubuh lainnya. Tumbuhan menggunakan energi matahari untuk menjalankan proses fotosintesis. Fotosintesis bisa terjadi karena adanya perubahan energi cahaya dari matahari diubah menjadi energi kimia. Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat dalam organel sel tumbuhan yang disebut kloroplas. Klorofil berfungsi dalam fotosintesis.

Ø   Energi radiasi sinar matahari yang ditangkap oleh klorofil berfungsi melancarkan proses fotosintesis. Proses tersebut digunakan untuk mereaksikan CO2 dan H2O menjadi glukosa. Selain menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa, hasil reaksinya menghasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan bernapas

        Gambar Prinsip Kerja Transformasi Energi pada Klorofil

Sumber:  slideplayer.com

 

 

Gambar Reaksi Fotosintesis dan Respirasi

Sumber: warstek.com

  • Pada proses fotosintesis yang terjadi dalam daun, terjadi reaksi kimia antara senyawa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dibantu oleh cahaya matahari yang diserap oleh klorofil menghasilkan oksigen (O2) dan senyawa glukosa (C6H12O6). Glukosa adalah makanan bagi tumbuhan. Oksigen yang dihasilkan pada proses fotosintesis sangat dibutuhkan oleh manusia dan hewan
  • Energi radiasi matahari yang berbentuk energi cahaya diubah menjadi energi potensial dan energi kimiawi yang disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lainnya. Energi ini dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk beraktivitas (tumbuh dan berkembang) dan juga dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain yang mengonsumsi tumbuhan tersebut. Akibatnya energi yang terdapat pada tumbuhan berpindah ke dalam tubuh makhluk hidup lainnya dan menjadi energi potensial. Di dalam tubuh makhluk hidup ini, energi akan ditransformasi kembali. Ketika tubuh kita memerlukan energi, maka molekul-molekul organik itu dipecah melalui peristiwa respirasi.
  • Proses selanjutnya adalah respirasi, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi, dihasilkan energi kimia untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, dan pertumbuhan. 

 

7)    Perubahan Energi pada Makanan

     Kalori makanan yaitu satuan yang digunakan ahli nutrisi untuk mengukur berapa banyak energi yang kita dapatkan dari makanan tertentu. Diketaui 1 Kalori (dengan huruf k besar) sama dengan 4,18 Joule. Sedangkan diketahui 1 kkal atau 1000 kal = 4180 Joule atau 4,18 kJ. Setiap aktivitas memiliki jumlah kalori yang harus dipernuhi seperti tabel berikut:

Tabel Jumlah Kalori Setiap Aktivitas

Tabel Jumlah Kalori Setiap Aktivitas

 

  • Tubuh memerlukan sumber energi dan makanan menyediakan bahan bakar untuk menjaga suhu tubuh konstan, membantu organ-organ tubuh, dan melakukan usaha saat menggerakkan tubuh. Energi yang diperlukan masing-masing orang bergantung pada berbagai faktor seperti ukuran tubuh, usia, jenis kelamin, faktor keturunan, dan tingkat aktivitas sehari-hari.
  • Kebutuhan energi ini juga harus disesuaikan dengan AKG (Angka Kebutuhan Gizi) sehingga kasus-kasus stunting yang ada di Indonesia tidak terus bertambah. AKG merupakan kecukupan rata-rata zat gizi setiap hari bagi semua orang menurut golongan umur, jenis kelamin, ukuran tubuh, aktifitas tubuh untuk mencapai derajat kesehatan yang optimal. Kegunaan nilai AKG yaitu sebagai berikut:

1)    Acuan dalam menilai kecukupan gizi

2)   Acuan dalam menyusun makanan sehari-hari termasuk perencanaan makanan di institusi;

3)   Acuan perhitungan dalam perencanaan penyediaan pangan tingkat regional maupun nasional

4)    Acuan pendidikan gizi

5)    Acuan label pangan yang mencantumkan informasi nilai gizi

  • Kebutuhan energi minimal yang dibutuhkan tubuh untuk menjalankan proses tubuh yang vital disebut dengan AMB (Angka Metabolisme Basal) atau BMR (Basal Metabolic Rate). Kebutuhan energi metabolisme basal termasuk jumlah energi yang diperlukan untuk pernapasan, peredaran darah, pankreas, proses metabolisme di dalam sel-sel, dan mempertahankan suhu tubuh. AMB dinyatakan dalam kkal/kilogram berat badan/jam
  • Secara umum, Organisasi Pangan Dunia (FAO) menyarankan orang dewasa rata-rata harus mengonsumsi minimal 1.800 kilokalori per hari. Namun sebenarnya, jumlah kalori makanan per hari yang dibutuhkan oleh setiap orang itu berbeda-beda tergantung pada berbagai faktor, seperti jenis kelamin, usia, tinggi dan berat badan, serta aktivitas fisik. Untuk memudahkan, Kementerian Kesehatan menyampaikan cara menghitung jumlah kalori yang dibutuhkan dalam cara yang sangat sederhana, yakni hanya berdasarkan jenis kelamin, umur, serta tinggi badan.
  • Cara menaksir kebutuhan energi basalah dengan perhitungan yaitu dengan menghitungkan berat badan (BB, Kg), tinggi badan (TB, cm), dan umur (U, th). Rumus menentukan AMB oleh Harris & Benedict (1909), sebagai berikut:

1.  AMB laki-laki = 66,5 + 13,7 BB + 5,0 TB ― 6,8 U

2.  AMB perempuan= 655 + 9,6 BB + 1,8 TB ― 4,7 U

  • Butuh energi diluar AMB untuk bergerak, jantung & paru butuh tambahan energi untuk mengantarkan zat gizi dan oksigen ke seluruh tubuh dan mengeluarkan sisa-sisa. Kebutuhan energi berbagai aktivitas diluar AMB & pengaruh termis makanan:

Tabel Energi dalam Aktivitas



 

Tabel Energi dalam Beberapa Kategori Aktivitas
Sumber: FAO/WHO/UNU, 1985 dengan penyesuaian olehMuhilal, dll. Risalah Widya Karya Pangan Gizi V, 1994, hlm.428. 


·       Besar kecilnya kalori yang ada di tabel kalori makanan sehari-hari tergantung kandungan dalam makanan antara lain seperti lemak, karbohidrat, dan protein. Wajarnya, lemak bisa menghasilkan kalori paling banyak sekitar 9 kalori/gram. Pada jenis karbohidrat dan protein memiliki kandungan kalori sebanyak 4 kalori/gram.

·  Kandungan kalori yang cukup tinggi memang umumnya berasal dari lemak. Bahkan bisa dikatakan lemak memiliki nilai tabel kalori makanan sehari-hari cukup tinggi. Beda halnya dengan jenis buah-buahan dan sayuran yang memiliki angka tabel kalori makanan sehari-hari yang cukup rendah karena memang jenis makanan tersebut cenderung memiliki banyak serat dan kadar air yang cukup tinggi. Kalori makanan dapat dilihat pada daftar tabel kalori makanan.

 

  

 

GLOSARIUM

  • Usaha adalah aktivitas yang mengerahkan tenaga, pikiran, ataupun badan untuk mencapai maksud tertentu.
  • Daya adalah besar total energi yang dipergunakan dalam setiap detiknya.
  • Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha yang menyebabkan sesuatu berpindah dan dapat juga diartikan sebagai kemampuan untuk menyebabkan perubahan
  • Energi potensial adalah energi benda akibat dari posisinya maupun bentuk dan susunannya
  • Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat pergerakannya. Energi ini akan semakin besar seiring dengan kecepatan yang besar
  • Energi mekanik adalah energi yang dihasilkan dari penggabungan energi kinetik dan energi potensial
  • Energi panas adalah energi yang berasal dari suatu zat yang molekul dan atomnya bergetar lebih cepat karena kenaikan suhu
  • Hukum kekekalan energi adalah energi yang tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, tetapi energi dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain
  • Kalori makanan adalah satuan yang digunakan ahli nutrisi untuk mengukur berapa banyak energi yang kita dapatkan dari makanan tertentu

 

 

Daftar Pustaka yang Digunakan

Diantari, R. A., Darmana, T., Zaenal, Z., Hidayat, S., Jumiati, J., Soewono, S., & Indradjaja, I. M. (2019). Sosialisasi Energi Baru Terbarukan dan Lingkungan Hidup Untuk Masyarakat Desa Sukawali KAB. Tangerang, Banten. Jurnal Pengabdian pada Masyarakat Menerangi Negeri, 2(1), 53-59.

FAO/WHO/UNU, 1985 dengan Penyesuaian oleh Muhilal, dkk, Risalah Widya Karya Pangan dan Gizi V, 1994, hlm. 428.

Gewati, M. (2023). Kembangkan Potensi Panas Bumi, Pertamina Geothermal Energi Bangun PLTP Lumut Balai Unit 2. Diperoleh 13 Januari 2024, dari https://nasional.kompas.com/read/2023/12/19/16205041/kembangkan-potensi-panas-bumi-pertamina-geothermal-energy-bangun-pltp-lumut

Herawati, N., & Sudagung, A. D. (2020). Persepsi Masyarakat dan Potensi Public Acceptance Terkait Wacana Pembangunan PLTN di Kabupaten Bengkayang. Jurnal Pengembangan Energi Nuklir, 22(2), 111-117.