MATERI PEMBELAJARAN: TRANSFORMASI ENERGI, HUBUNGAN USAHA-ENERGI, & HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

MATERI PEMBELAJARAN: TRANSFORMASI ENERGI, HUBUNGAN USAHA-ENERGI, & HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

1. TRANSFORMASI ENERGI

A. Pengertian

Transformasi energi adalah perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lain.

B. Contoh dalam Kehidupan

Bentuk Energi Awal → Energi Akhir	Contoh Peristiwa
Kimia → Listrik	Baterai → Menyalakan lampu senter
Listrik → Cahaya + Panas	Lampu pijar menyala
Mekanik → Listrik	Generator PLTA
Panas → Mekanik	Mesin uap pada kereta api

C. Diagram Transformasi Energi

Contoh: Matahari → Fotosintesis → Biomassa → Pembakaran → Panas → Turbin → Listrik

2. HUBUNGAN USAHA DAN PERUBAHAN ENERGI KINETIK

A. Teorema Usaha-Energi

"Usaha yang dilakukan pada benda sama dengan perubahan energi kinetiknya."

W = Δ E_{k} = \frac{1}{2} m v^{2} - \frac{1}{2} m u^{2}

$W$ : Usaha (Joule)
$m$ : Massa benda (kg)
$v$ : Kecepatan akhir (m/s)
$u$ : Kecepatan awal (m/s)

B. Contoh Soal

Sebuah mobil 800 kg dipercepat dari 10 m/s menjadi 30 m/s. Hitung usaha yang dilakukan!

W = \frac{1}{2} \times 800 \times (30^{2} - 10^{2}) = 400 \times (900 - 100) = 320.000 J = 320 kJ

C. Aplikasi

Rem mobil: Gaya gesek melakukan usaha negatif → mengurangi energi kinetik.
Roket lepas landas: Mesin mendorong → menambah energi kinetik.

3. HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

A. Bunyi Hukum

"Energi mekanik total (energi kinetik + potensial) dalam sistem tertutup tetap konstan jika hanya gaya konservatif (misal gravitasi) yang bekerja."

E_{m} = E_{k} + E_{p} = konstan

B. Contoh Kasus

Bola jatuh bebas dari ketinggian $h$ :

Di titik A (atas):
- $E_{k} = 0$ (belum bergerak)
- $E_{p} = m g h$
- $E_{m} = 0 + m g h = m g h$
Di titik B (tengah):
- $E_{k} = \frac{1}{2} m v^{2}$
- $E_{p} = m g h^{'}$ (di mana $h^{'} < h$ )
- $E_{m} = \frac{1}{2} m v^{2} + m g h^{'} = m g h$
Di titik C (bawah):
- $E_{k} = \frac{1}{2} m v^{2}$ (maksimum)
- $E_{p} = 0$
- $E_{m} = \frac{1}{2} m v^{2} + 0 = m g h$

C. Contoh Soal

Sebuah apel 0,2 kg jatuh dari ketinggian 5 meter. Hitung kecepatannya saat mencapai tanah!

m g h = \frac{1}{2} m v^{2} ⟹ v = \sqrt{2 g h} = \sqrt{2 \times 9, 8 \times 5} \approx 9, 9 m/s

D. Pengecualian

Jika ada gaya non-konservatif (gesekan, hambatan udara), energi mekanik tidak kekal → sebagian berubah menjadi panas.

4. RANGKUMAN

Konsep	Rumus	Contoh Aplikasi
Transformasi Energi	Bentuk energi berubah	Panel surya: Cahaya → Listrik
Usaha-Energi Kinetik	$W = Δ E_{k}$	Mobil dipercepat/diperlambat
Kekekalan Energi Mekanik	$E_{k} + E_{p} = konstan$	Bola jatuh, ayunan sederhana

5. LATIHAN SOAL

Explore more at Quizizz.

BuSet Mei 03, 2025