MATERI PEMBELAJARAN: DAYA & ENERGI TERBARUKAN

 MATERI PEMBELAJARAN: DAYA & ENERGI TERBARUKAN

---

1. DAYA (POWER)

A. Pengertian

Daya adalah laju usaha dilakukan atau energi yang ditransfer per satuan waktu.

B. Rumus Daya

$$P=\frac{W}{t}=\frac{E}{t}$$

• $P$: Daya (Watt atau Joule/detik)

• $W$: Usaha (Joule)

• $E$: Energi (Joule)

• $t$: Waktu (sekon)

Dalam Gerak dengan Gaya Konstan:

$$P=F\times v$$

• $F$: Gaya (Newton)

• $v$: Kecepatan (m/s)

C. Contoh Soal

1. Sebuah mesin melakukan usaha 5000 J dalam 10 detik. Berapa dayanya?

   $$P=\frac{5000}{10}=500\text{W}$$

2. Sebuah mobil bergerak dengan gaya dorong 200 N dan kecepatan 20 m/s. Hitung dayanya!

   $$P=200\times 20=4000\text{W}=4\text{kW}$$

D. Satuan Daya

• Watt (W): 1 W = 1 J/s

• Kilowatt (kW): 1 kW = 1000 W

• Horsepower (HP): 1 HP ≈ 746 W

---

2. ENERGI TERBARUKAN

Energi terbarukan adalah sumber energi yang tidak akan habis dan ramah lingkungan.

A. Sinar Matahari (Energi Surya)

• Prinsip Kerja: Panel surya mengubah cahaya matahari → listrik (efek fotovoltaik).

• Keunggulan:

  • Tidak menghasilkan emisi.

  • Cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia.

• Contoh Aplikasi:

  • Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).

  • Lampu jalan tenaga surya.

B. Energi Ombak (Gelombang Laut)

• Prinsip Kerja: Turbin mengubah gerakan ombak → energi listrik.

• Keunggulan:

  • Potensi besar di negara kepulauan.

  • Lebih stabil dibanding angin.

• Contoh Aplikasi:

  • Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (PLTO).

C. Energi Angin (Tenaga Bayu)

• Prinsip Kerja: Kincir angin menggerakkan turbin → listrik.

• Keunggulan:

  • Tidak menghasilkan polusi.

  • Biaya operasional rendah.

• Contoh Aplikasi:

  • Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB), seperti di Sidrap, Sulawesi Selatan.

D. Energi Air (Hidroelektrik)

• Prinsip Kerja: Air dari bendungan memutar turbin → generator listrik.

• Keunggulan:

  • Sumber energi stabil.

  • Dapat menyimpan energi (pompa hidro).

• Contoh Aplikasi:

  • PLTA Singkarak, PLTA Cirata.

E. Perbandingan Energi Terbarukan

Sumber	Keunggulan	Keterbatasan
Matahari	Melimpah, zero emission	Bergantung cuaca, butuh lahan
Ombak	Stabil, potensi besar di laut	Teknologi masih mahal
Angin	Ramah lingkungan	Butuh kecepatan angin konsisten
Air	Bisa untuk skala besar	Dampak ekologi pada sungai

---

3. HUBUNGAN DAYA DAN ENERGI TERBARUKAN

• Daya Output PLTS:

  $$P=A\times I\times \eta$$

  • $A$: Luas panel surya (m²)

  • $I$: Intensitas matahari (W/m²)

  • $\eta$: Efisiensi panel (0,15–0,22)

• Daya Turbin Angin:

  $$P=\frac{1}{2}\rho A{v}^3$$

  • $\rho$: Massa jenis udara (kg/m³)

  • $A$: Luas bilah turbin (m²)

  • $v$: Kecepatan angin (m/s)

---

4. LATIHAN SOAL

MATERI PEMBELAJARAN: ENERGI KINETIK & ENERGI POTENSIAL

 MATERI PEMBELAJARAN: ENERGI KINETIK & ENERGI POTENSIAL

---

1. ENERGI KINETIK

A. Pengertian

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya.

B. Rumus Energi Kinetik

$$E_k=\frac{1}{2}m{v}^2$$

• $E_k$ = Energi kinetik (Joule)

• $m$ = Massa benda (kg)

• $v$ = Kecepatan benda (m/s)

C. Contoh Soal

Sebuah mobil bermassa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Berapa energi kinetiknya?

$$E_k=\frac{1}{2}\times 1000\times (20{)}^2=200.000\text{J}=200\text{kJ}$$

D. Faktor yang Memengaruhi

• Massa: Semakin besar massa, semakin besar $E_k$.

• Kecepatan: $E_k$ berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan.

---

2. ENERGI POTENSIAL

A. Pengertian

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisi atau ketinggiannya.

B. Jenis-Jenis Energi Potensial

1. Energi Potensial Gravitasi

   $$E_p=mgh$$

   • $E_p$ = Energi potensial (Joule)

   • $m$ = Massa benda (kg)

   • $g$ = Percepatan gravitasi ($9,8{\text{m/s}}^2$)

   • $h$ = Ketinggian benda (m)

   Contoh:
   Buah mangga 2 kg di ketinggian 5 meter.

   $$E_p=2\times 9,8\times 5=98\text{J}$$

2. Energi Potensial Elastis (Pada pegas)

   $$E_p=\frac{1}{2}k{x}^2$$

   • $k$ = Konstanta pegas (N/m)

   • $x$ = Pertambahan panjang pegas (m)

C. Faktor yang Memengaruhi

• Massa dan Gravitasi: Semakin besar, semakin besar $E_p$.

• Ketinggian: Semakin tinggi, semakin besar $E_p$.

---

3. HUBUNGAN ENERGI KINETIK & POTENSIAL

A. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

$$E_m=E_k+E_p=\text{konstan}$$

Contoh:
Bola jatuh bebas dari ketinggian $h$:

• Di atas: $E_p$ maksimum, $E_k=0$.

• Di bawah: $E_k$ maksimum, $E_p=0$.

B. Contoh Soal

Sebuah apel 0,5 kg jatuh dari pohon setinggi 10 meter. Hitung kecepatannya saat menyentuh tanah!

$$mgh=\frac{1}{2}m{v}^2⟹v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\times 9,8\times 10}=14\text{m/s}$$

---

4. APLIKASI DALAM KEHIDUPAN

• Energi Kinetik:

  • Kendaraan bergerak.

  • Turbin angin.

• Energi Potensial:

  • Bendungan pembangkit listrik.

  • Panahan (pegas busur).

---

5. LATIHAN SOAL