Energi

Bab

ENERGI

Pokok Bahasan :
Pengertian Energi
Usaha
Macam-Macam Energi
Hukum Kekekalan Energi
Daya

Standar
Kompetensi
Mempelajari

pengertian

energi,

usaha,

energi, hukum kekekalan energi dan daya.

Kompetensi
Dasar

1. Mempelajari pengertian energi

2. Mempelajari pengertian usaha
3. Mempelajari macam-macam energi
4. Mempelajari hukum kekekalan energi
5. Mempelajari pengertian daya
3

macam-macam

Energi

Indikator

1. Memahami pengertian energi

2 Memahami pengertian usaha
3. Memahami macam-macam energi
4. Memahami hukum kekekalan energi
5. Memahami pengertian daya

Tujuan
Pembelajaran

Setelah pembelajaran mahasiswa di harapkan dapat

1. Memahami pengertian energi
2. Memahami pengertian usaha
3. Memahami macam-macam energi
4. Memahami hukum kekekalan energi
5. Memahami pengertian daya
6. Menentukan energi, usaha, dan daya yang bekerja pada
suatu benda

Materi
Perkuliahan

Energi sering disebut juga tenaga. Dalam keadaan seharihari pengertian energi dihubungkan dengan gerak, energi pula
dihubungkan dengan usaha (work). Jadi energi adalah kemampuan
untuk melakukan usaha. Dalam fisika, energi dihubungkan dengan
gerak, yaitu kemampuan untuk melakukan usaha mekanik. Energi
4

Energi

memiliki banyak bentuk, seperti: energi kinetik, energi potensial

gravitasi, energi potensial elastis, dan energy-energi bentuk lain,
seperti: energi panas, listrik, magnet. Dalam mempelajari energi
kita harus mengenal adanya hukum-hukum energi. Energi memiliki
hubungan pula dengan daya yang merupakan laju benda
melakukan usaha (work).

Teori dan eksperimen dalam memahami Konsep

Energi, Usaha, dan daya

7.1

Pengertian Energi

Untuk melaksanakan kegiatan seharihari, Kita membutuhkan energi yang

dapat Kita peroleh dari makanan.
Makanan mengandung energy kimia
yang siap untuk diproses didalam
tubuh. Energi yang dihasilkan oleh
tubuh dapat dipergunakan untuk
melakukan kerja atau usaha. Dengan
demikian dapat juga dikatakan bahwa
energi adalah kemampuan untuk
melakukan usaha. Kini, energi dari
aliran air, cahaya, Matahari, bahan
bakar fosil, seperti minyak Bumi dan
batu bara, gas bumi, dan juga bahan
bakar nukril, dapat dimanfaatkan
untuk menghasilkan energy listrik
yang merupakan salah satu sumber
energi terpenting bagi kehidupan
manusia di Bumi. Dari penjelasan
tentang berbagai bentuk energi
tersebut, dapat dipahami bahwa
energi itu dapat diubah dari suatu
bentuk kebentuk energi lainnya.

Gambar 7.1 Beberapa

sumber pembangkit
energi listrik yang
berasal dari (a) panas
Bumi, (b) angin, (c)
surya, (d) nuklir, (e)
air, dan (f) uap.

Energi

Energi listrik merupakan energy yang paling banyak

dimanfaatkan, seperti untuk penerangan, dan keperluan alat
elektronik lainnya. Tahukan Anda, bagaimana cara
memperoleh energi listrik? Generator adalah alat untuk
mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Pada
umumnya, sumber energi yang dipakai untuk memutar
generator tersebut berasal dari energy bahan bakar fosil,
seperti minyak Bumi, batu bara, dan gas alam. Selain bahan
bakar fosil, dewasa ini air terjun dan tenaga nukril juga
sudah banyak dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik
untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sumber energi lain
yang belum banyak dimanfaatkan untuk menghasilkan
energi listrik adalah energi geothermal (energi panas bumi),
energi angina, dan juga energi surya.
Jangan Lupa :

Energi
(E)
adalah
ukuran
dari
perubahan yang diberikan pada suatu
sistem. Energi dipindahkan secara
mekanis ke suatu benda ketika suatu
gaya melakukan usaha pada benda
tersebut. Jumlah energi yang diberikan
pada suatu benda melalui suatu gaya
pada suatu jarak setara dengan usaha
yang dilakukan. Karena perubahan
dapat dipengaruhi oleh banyak cara
yang berbeda, terdapat banyak variasi
bentuk dari energi. Semua bentuk
energi, termasuk usaha, memiliki
satuan yang sama, yaitu joule (j)
energi adalah besaran skalar. Benda yang dapat melakukan
usaha memiliki energi.

Energi

Dalam fisika, energi dihubungkan dengan gerak, yaitu kemampuan

untuk melakukan kerja mekanik. Energi memiliki sifat-sifat
tertentu, seperti :
1. Transformasi Energi
Energi dapat diubah menjadi energi bentuk lain, tak dapat
hilang, missal : energi pembabaran berubah menjadi energi
penggerak mesin.
2. Transfer Energi
Energi dapat dipindahkan dari satu benda ke benda lain atau
dari satu sistem ke sistem lain missal : jika memasak air, energi
dari api dipindahkan ke air yang menjadi panas, menjadi energi
panas dipindahkan lagi kedalam uap air, menjadi energi uap.
3. Kerja
Energi dapat pindah ke sistem lain melalui gaya yang
menyebabkan pergeseran, adalah kerja mekanik.
4. Energi tak dapat dibentuk dari nol dan tak dapat dimusnahkan.

7.2 Kerja (work)

Kata usaha dalam kehidupan sehari

hari berbagai aktifitas yang dilakukan

manusia. Contohnya, pada saat Anda
mendorong
sebuah
kotak
yang
terletak di atas lantai. Besar usaha
yang Anda lakukan bergantung pada
besar gaya yang Anda berikan untuk
mendorong
kotak
dan
besar
perpindahan kotak.
Gambar 7.2 Seseorang
mendorong sebuah

Dalam Fisika, usaha memiliki definisi

meja sehingga meja
yang khusus, jika anda memberikan berpindah sejauh S.
gaya konstan F pada suatu benda
sehingga
menyebabkan
benda
berpindah sejauh s, usaha W yang
dilakukan gaya tersebut dinyatakan

Energi

dengan:
W =F . s

(7-1)

Gambar 7.3 Sebuah balok yang berpindah sejauh S karena gaya F memiliki
usaha W

Dengan W adalah fungsi kerja yang diperlukan, dan F

adalah gaya yang dihasilkan, dimana s sebagai perpindahan
atau jarak suatu benda.
Usaha (work) yang dilakukan oleh suatu gaya didefinisikan
sebagai hasil dari gaya kali jarak sejajar dimana gaya
tersebut bekerja. Perhatikan kasus sederhana mengenai
gerakan garis lurus yang tampak pada Gambar 7.4, dimana
F
suatu gaya
bekerja pada suatu benda yang langsung
F
mengalami perpindahan vector s . Komponen dari
dalam arah F adalah F cos . Usaha W yang dilakukan oleh
F didefinisikan sebagai komponen
F dalam arah
gaya
perpindahan, dikali dengan jarak perpindahan :
(7-2)

W = ( F cos ) ( s )=Fs cos

Perhatikan bahwa adalah sudut antara gaya dan vektorF

vektor perpindahan. Usaha adalah besaran skalar. Jika
0
dan s searah, cos = cos = 1 dan W = F.s. tetapi, jika

F dan s berlawanan arah, maka cos = cos 180 0 = -1

dan W = -F.s; yaitu usaha negative. Gaya seperti gesekan
seringkali memperlambat gerakan benda, maka arahnya
berlawanan dengan arah perpindahan. Gaya semacam ini
biasanya melakukan usaha negative. Karena gaya gesekan
berlawanan dengan gerakan benda, usah yang dilakukan
untuk mengatasi gaya gesekan (pada lintasan apapun,
melengkung atau lurus) setara dengan hasil kali dari F
dengan panjang lintasan yang ditempuh, jadi jika suatu
8

Energi

benda ditarik melawan gaya gesekan, hingga kembali pada

titik dimana perjalanan dimulai, ada usaha yang dilakukan
meskipun perpindahan total adalah nol.

Gambar 7.4 Arah gaya membentuk sudut

7.3

Macam-Macam Energi

1. Energi Kinetik (EK)

Energi kinetic adalah energi gerak jika sebuah benda
mempunyai massa m (Kg) dan bergerak dengan kecepatan v
(m/det), maka energi kinetic EK (Joule), adalah kemampuan
benda untuk bergerak melakukan kerja.
jadi :

1
EK = m. v 2
2

(7-3)

2. Energi Potensial Gravitasi (EpG)

Energi potensial gravitasi adalah energi tempat, artinya
kemampuan suatu benda untuk berada pada suatu tempat.
Jika massa benda m berada pada ketinggian h dari posisi
acuan, maka energi potensial gravitasi benda adalah :

EpG m. g . h

3. Energi Potensial Elastis (Pegas)

(7-4)

Energi

Energi potensial Elastis (Ep) merupakan energi potensial

karena adanya tarikan atau penekanan pegas. Energi
potensial Elastis pegas adalah kemampuan suatu benda
yang dihubungkan dengan pegas k ditarik atau ditekan
sejauh x, maka energi potensial elastis pegas adalah :
1
2
Ep= k . x
2

(7-5)

4. Energi energi dalam bentuk lain

Energi Panas, Energi Kimia, Energi Listrik, Energi magnet,
dan lain-lain. Satuan dari Energi adalh sama dengan
satuan Usaha (work) yaitu Joule (J) atau erg.
5. Rest Energy
Menurut teori relativitas Einstein, materi dapat diubah
menjadi energi dan energi dapat dikonversi menjadi
materi. energi seluruh tubuh adalah energi memiliki
berdasarkan massanya sendiri. dengan demikian, massa
dapat dianggap sebagai bentuk energi. energi seluruh
tubuh adalah di samping setiap KE atau PE mungkin
memiliki.

jika massa tubuh m0 ketika sedang beristirahat, energi sisanya

adalah:
2

=Eo=m . c

(7-6)

dalam formula ini c adalah kecepatan cahaya dalam ruang

bebas, yang nilainya c = 3.00 x 108 m/s = 9.83 x 108 ft/s =
186, 000 mi/s
sebuah benda memiliki massa sekitar 1 kg. energi sisa benda
1 kg adalah E = m.c2 = (1kg) (3x108 m/s) = 9x1016 J, energi
yang cukup untuk mengirim hampir satu juta ton ke bulan.
Sebaliknya, energi potensial sebuah benda yang memiliki

10

Energi

masa 1 kg di atas Gunung Everest adalah kurang dari 105 J.

Semua reaksi yang menghasilkan energi dari fisika dan kimia
melibatkan hilangnya sejumlah kecil materi dan munculnya
kembali sebagai energi.

6. Konversi energi
Menurut hukum konservasi energi , energi tidak dapat
diciptakan atau dihancurkan , meskipun dapat berubah
dari satu bentuk menjadi bentuk yang lain. Jumlah total
energi di alam semesta adalah konstan. Sebuah batu
yang di lempar dan kemudian jatuh merupakan contoh
sederhana: semakin banyak energi potensial yang akan
berubah menjadi energi kinetik dengan kecepatan yang
meningkat , sampai akhirnya semua energi potensial
yang telah menjadi energi kinetik pada akhirnya akan
jatuh menyentuh tanah. Energi kinetic batu kemudian
ditransfer ke tanah sebagai akibat dari usaha.
Dalam keadaan normal,
Usaha yang dilakukan pada sebuah objek = perubahan
energi kinetic (EK) dalam objek + usaha yang dilakukan
oleh objek.
KE=PE
1
2
m. v =m. g .h
2

(7-6)

W = KE+ PE +Wf

7.4 Hukum Kekekalan Energi

11

Energi

A. Hukum Kekelan Energy Mekanik

Hukum
kekalan
energi
menyatakan bahwa energi tidak
dapat dimusnahkan, yang terjadi
adalah konversi ke dalam bentuk
energi

lain.

Meninjau

energi

dalam bidang mekanika, maka

Prescott
menurut hukum kekalan energi James
Joule (1818-1889)
ini bahwa :
Em = Ep + Ek

(7-8)

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

B. Hubungan gaya konservatif dengan Hukum kekelan
energy
1. Gaya berat
Untuk sistem yang bergerak dibawah gaya berat
misalnya pada gerak jatuh bebas,gerak vertical ke
atas, dan gerak peluru. Energi mekaniknya terdiri
dari energipotensial gravitasi konstan EP=mgh dan
energi kinetik =

1
mv2 sehingga hukum kekekalan
2

energi dapat ditulis:

mghgk

1
2

mvgk2

mghgw

1
2

mvgk2

(7-8)
Sebagai contoh kasus, mari kita perhatikan gerak jatuh
bebas, sebuah benda pada ketinggian H diatas tanah. Kita
tetapkan tanah sebagai bidang acuan h = o. di posisiawal
benda belum bergerak sehingga v1 = 0. Semua energi
12

Energi

mekanik
berbentuk
energi
potensial; EM = EP = mgH.
Diposisi
2,
energi mekanik
sebagian
berbentuk
energi
potensial dan
sebagian
lagi
energi
kinetik,
sehingga
EM2 = EP2 + EK2
1
EM2 = mgh +
2

(7-9)

mv2

Sesaat sebelum benda menyentuh tanah, h=o. semua energi

mekanik berbentukenergi kinetik
EM3 = EK maks =

1
2

mv

mask

(710)

EM = EM 1 = EM 2 = EM 3
1
EM = EP + EK = mgh +
mv2
2
(7-11)
= EP maks = mgH
1
+ EK maks +
mv maks2
2
Dengan mengaplikasikan hukum kekekalan energy mekanik
pada kasus diatas maka kita memperoleh:
2. Gaya Pegas
1
1
(7kxak2 = mghaw +
kxaw2
12)
2
2
Pada kasus gerak benda yang dihubungkan ke ujung

mghak +

pegas mendatar, energy mekaniknya terdiri dari

energy potensial elastis pegas EP pegas =

13

1
2

kx

Energi

dan energy mekanik benda EK benda =

1
2

mv 2.

Sehingga hokum kekelan energu dapat ditulis:

Misalnya kita letakan sebuah pegas di atas permukaan meja

percobaan. Salah satu ujung pegas telah diikat pada dinding,
sehingga pegas tidak bergeser ketika digerekan. Anggap saja
permukaan meja sangat licin dan pegas yang kita gunakan
adalah pegas ideal sehingga memenuhi hokum Hooke.
Sekarang kita kaitkan sebuah benda pada salah satu ujung
pegas.
Jika benda kita Tarik ke kanan
sehingga pegas teregang sejauh
x, maka pada benda bekerja gaya
pemulih

pegas

yang

arahnya

berlawanan dengan arah tarikan

kita. Ketika benda berada pada
simpangan x, EP benda maksimun
sedangkan EK benda nol (benda masih diam).
Ketika benda kita lepaskan, gaya pegas menggerakan benda
ke kiri, kembali ke posisi setimbangnya. EP benda menjadi
berkurang dan menjadi nol ketika benda berada pada posisi
setimbangnya.

Selama

bergerak

menuju

posisi

setimbangnya, EP berubah menjadi EK. Ketika benda

kembali ke posisi setimbannya, gaya pemulih pegas bernilai
nol tetapi pada titik ini kecepatan benda maksimum. Karena
14

Energi

kecepatannya
maka

ketika

setimbang,
maksimum.

maksimim,
pada
EK
Benda

posisi
bernilai
masih

terus bergerak ke kiri karena

ketika berada pada posisi
setimbang, kecepatan benda
maksimum. Ketika bergerak
ke kiri, gaya pemulih pegas menarik benda kembali ke posisi
setimbang.

Sehingga

benda

berhenti

sesaat

pada

simpangan sejauh x dan bergerak kembali menuju posisi

setimbang. Ketika benda berada pada simpangan sejauh x,
EK benda = 0 karena kecepatan benda = 0. Pada posisi ini
EP bernilai maksimum.
Pada penjelasan di atas, tampak bahwa ketika bergerak dari
posisi setimbang menuju ke kiri sejauh x = - A ( A =
amplitudo/simpangan terjauh), kecepatan benda menjadi
berkurang dan bernilai nol ketika benda tepat berada pada x
= - A. karena kecepatan benda berkurang, maka EK benda
juga berkurang dan berniai nol ketika benda berada pada x =
-A. karena adaya gaya pemulih pegas yang menarik benda
kembali ke kanan ( menuju posisi setimbang). Benda
memperoleh kecepatan dan Energi Kinetiknya lagi. EK
benda bernilai maksimum ketika benda tepat berada pada x
= 0, karena laju gerak benda pada posisi tersebut bernilai
maksimum. Proses perubahan energi antara EK dan EP
15

Energi

berlangsung terus menerus selama benda bergerak

bolak balik. Total EP dan EK selama benda bergetar
besarnya tetap.
Dengan demikian, dapat disimpulkan ketika benda ditarik
pada simpangan

terjauhnya

(posisi

3),

benda

belum

bergerak (v = 0) sehingga EK = 0. akan tetapi benda

memiliki simpangan terjauh, EP = EP maks =
Sehingga

EM3

benda dibebaskan

EP

maks

1
2

bergerak,

kx

energi

1
2

kx

2
maks

2
maks

. Ketika

potensialpegas

berkurang dan energi mekanik benda bertambah. Pada posisi

ini (posisi 2),EM= EP2 + EK2 =

1
2

mv2 +

1
2

kx2. Ketika

benda tiba di posisi keseimbanganya (posisi 1): energi

potensial
mencapai

pegas

menjadi

maksimum:

0 dan
EK

energi

kxmaks2. Sehingga EM1 = Ek maks =

EK
1
2

kinetik

maks

benda
1
2

mvmaks2.

Dengan mengaplikasikan hukum kekekalan energi mekanik

pada kasus diatas maka kita memperoleh:

16

Energi

EM = EM 1 = EM 2 = EM 3
EM = EPpegas + EKbenda =
= EP maks =

1
2

kxmaks2

= EP maks =

1
2

kxmaks2

1
2

mv2 +

1
2

kx2
(7-13)

7.5 Daya
Besaran usaha menyatakan gaya yang menyebabkan perpindahan benda.
Namun, besaran ini tidak memperhitungkan lama waktu gaya itu bekerja
pada benda sehingga menyebabkan benda berpindah. Kadang-kadang
usaha dilakukan sangat cepat dan di saat lain usaha dilakukan sangat
lambat. Misalnya, ani mendorong lemari untuk memindahkannya dari
pojok kamar ke sisi lain kamar yang berjarak 3 meter. dalam melakukan
suahanya itu, Ani membutuhkan waktu 3 menit. Ani dan Arif melakukan
usaha yang menyatakan besaran usaha yang dilakukan per satuan waktu
dinamakan daya. Dengan demikian, anda dapat mengatakan bahwa Arif
memiliki daya yang lebih besar dari pada Ani.
Daya didefinisikan sebagai kelakuan usaha atau usaha per satuan waktu.
Daya dituliskan secara matematis sebagai berikut :
W
p t

(1-14)

mobil, motor atau mesin-mesin lainnya sering dinyatakan memiliki daya

sekiatp hp (horse power) yang diterjemahkan dalam bahasa Indonesia

17

Energi

sebagai daya kuda dengan 1 hp = 746 watt.

Dalam perhitungan teknik, besaranya 1 hp kadang-kadang dibulatkan,
yaitu 1 hp = 750 watt. Hubungan antara daya dan kecepatan diturunkan
sebagai berikut :
P=

W
t

f s
t
=F*v
=

=F

s
t

(7-15)

Dalam mempelajari daya, ada yang dikenal dengan istilah Efensiensi atau
Daya Guna Pengubah Energi. Anda telah mempelajari energi akan terasa
manfaatnya ketika energi tersebut berubah bentuk menjadi energy lain,
seperti energy listrik akan terasa manfaatnya jika beribah menjadi cahaya,
gerak, panas, atau bentuk energui yang lainnya. Akan tetapi, alat yang
diterimannya menjadi energi yang bermanfaat. Sebagimana energy akan
berubah menjadi energi yang tidak bermanfaat. Sebagian energy yang
diterimannya menjadi energy yang bermanfaat. Sebagimana energy akan
berubah menjadi energy yang tidak bermanfaat atau terbuang yang
biasannya dalam bentuk energi kalor atau panas. Perbandingan antara
energi yang bermanfaat (keluaraan) dan energi yang diterima oleh alat
pengubah energi (masukan) disebut efisiensi. Secara matematis dituliskan
sebagai berikut :
energi keluaran
energi masukan
X 100%

Efisiensi: n =

(7-16)

18

Energi

Contoh Soal
1. Tono

menarik

sebuah

meja

dengan

kemiringan

37o terhadap arah horizontal seperti gambar di bawah.

Jika gaya Tono sebesar 100 N berhasil memindahkan
meja tersebut sejauh 5 meter, maka usaha yang
dilakukan Tono adalah...

Pembahasan
sangat membantu jika kita menguraikan gaya tono ke
dalam sumbu x dan sumbu y sebagai berikut :

Karena meja bergerak sejauh 5 meter dalam arah

horizontal maka gaya yang kita tinjau adalah gaya Toni
pada sumbu x. Gaya vertikal tidak perlu ditinjau karena
tidak sesumbu dengan arah gerak. Dengan demikian,
W = Fx . s
W = F cos 37o . s
19

Energi

W = 100 (4/5) (5)

W = 400 Joule
2. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah
benda bermassa 10 kg melalui bidang miring licin
dengan kemiringan 53o seperti gambar di bawah
adalah...

Pembahasan :
Soal ini dapat dikerjakan dengan menggunakan
hubungan usaha dan energi potensial :
W = mg h

Dari gambar jelas terlihat bahwa ketinggian bidang

miring, bidang datar, dan bidang miring membentuk
segitiga siku-siku. Oleh karena itu berlaku :
W = mg s sin 53 ---> dengan s adalah sisi miring.
W = 10 (10) (10) (4/5)
20

Energi

W = 800 Joule.
3. Sebuah benda 2 kg bergerak pada permukaan licin
dengan kecepatan 2 m/s. Jika pada benda dilakukan
usaha sebesar 21 Joule, maka kecepatan benda
tersebut akan berubah menjadi...
Pembahasan
Dari soal diketahui :
m = 2kg
vo = 2 m/s
W = 21 J
Kecepatan akhir :
W = Ek
21 = 1/2 (2) (v2 - 4)
v2 = 25
v = 5 m/s
4. Suatu

benda

bermassa

kg

bergerak

dengan

kecepatan awal 6 m/s. Besar usaha yang harus

dilakukan untuk mengurangi kecepatan benda itu
hingga menjadi sepertiganya adalah...
Pembahasan
Dari soal diketahui :
m = 4kg
vo = 6 m/s
v = 1/3 (6) = 2m/s
Usaha :
W = Ek
W = 1/2 (4) (4 - 36)
21

Energi

W = -64 J ---> opsi C

Tanda negatif menunjukkan usaha pengereman
melawan arah gerak.
5. Sebuah bola bermassa 500 gram dijatuhkan dari atas
gedung setinggi 2 m. Besar usaha selama perpindahan
bola tersebut adalah...
Pembahasan
Dari soal diketahui :
m = 500 g = 0,5 kg
h = 2 m
vo = 0
Model soal seperti ini dapat dikerjakan dengan dua
cara yaitu melihat hubungan usaha dengan energi
kinetik atau dengan melihat hubungan antara usaha
dengan energi potensial. Hubungan energi potensial
dengan usaha yaitu :
W = Ep = m g h
W = 0,5 (10) (2)
W = 10 Joule ---> opsi E
Jika melihat hubungan usaha dengan energi kinetik
terlebih dulu kita cari kecepatan akhirnya dengan
rumus GLBB :
v = vo + 2gh
v = 0 +2 (10) (2)= 40
W = Ek
W = 1/2 (0,5) (40 - 0)
W = 10 Joule

22

Energi

Rangkuman
Energi (E) adalah ukuran dari perubahan yang diberikan pada
suatu sistem. Energi dipindahkan secara mekanis ke suatu
benda ketika suatu gaya melakukan usaha pada benda
tersebut. Jumlah energi yang diberikan pada suatu benda
melalui suatu gaya pada suatu jarak setara dengan usaha
yang dilakukan. Karena perubahan dapat dipengaruhi oleh
banyak cara yang berbeda, terdapat banyak variasi bentuk
dari energi. Semua bentuk energi, termasuk usaha, memiliki
satuan yang sama, yaitu joule (j) energi adalah besaran
skalar. Benda yang dapat melakukan usaha memiliki energi.
Dalam Fisika, usaha memiliki definisi yang khusus, jika anda
memberikan gaya konstan F pada suatu benda sehingga
menyebabkan benda berpindah sejauh s, usaha W yang
dilakukan gaya tersebut dinyatakan dengan W = F.S.
Usaha (work) yang dilakukan oleh suatu gaya didefinisikan
sebagai hasil dari gaya kali jarak sejajar dimana gaya
tersebut bekerja. Perhatikan kasus sederhana mengenai
gerakan garis lurus yang tampak pada Gambar 7.4, dimana
F
suatu gaya
bekerja pada suatu benda yang langsung
F
mengalami perpindahan vector s . Komponen dari
dalam arah F adalah F cos . Usaha W yang dilakukan oleh
F didefinisikan sebagai komponen
F dalam arah
gaya
perpindahan, dikali dengan jarak perpindahan, W= (F Cos
)(s) = Fs Cos .
Energi kinetic adalah energi gerak jika sebuah benda mempunyai
massa m (Kg) dan bergerak dengan kecepatan v (m/det), maka
energi kinetic EK (Joule), adalah kemampuan benda untuk
bergerak melakukan kerja.

1
m. v 2
2

23

Energi

Energi potensial gravitasi adalah energi tempat, artinya

kemampuan suatu benda untuk berada pada suatu tempat. Jika
massa benda m berada pada ketinggian h dari posisi acuan,
maka energi potensial gravitasi benda adalah Ep = m.g.h

Energi potensial Elastis (Ep) merupakan energi potensial

karena adanya tarikan atau penekanan pegas. Energi
potensial Elastis pegas adalah kemampuan suatu benda
yang dihubungkan dengan pegas k ditarik atau ditekan
sejauh x, maka energi potensial elastis pegas adalah
1
Ep= k . x 2
2
Hukum kekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat
dimusnahkan, yang terjadi adalah konversi ke dalam bentuk
energi lain. Meninjau energi dalam bidang mekanika, maka
menurut hukum kekalan energi ini bahwa
Em = Ep + Ek = Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2.
Besaran usaha menyatakan gaya yang menyebabkan perpindahan benda.
Namun, besaran ini tidak memperhitungkan lama waktu gaya itu bekerja
pada benda sehingga menyebabkan benda berpindah. Kadang-kadang usaha
dilakukan sangat cepat dan di saat lain usaha dilakukan sangat lambat.
Daya didefinisikan sebagai kelakuan usaha atau usaha per satuan waktu.
W
Daya dituliskan secara matematis sebagai berikut p
t
Perbandingan antara energi yang bermanfaat (keluaraan) dan energu yang
diterima oleh alat pengubah energu (masukan) disebut efisiensi. Secara
matematis dituliskan sebagai berikut Efisiensi: n =
100%

24

energi keluaran
energi masukan

Energi

Soal-soal
latihan
1. Sebuah

benda

bermassa

kg

bergerak

pada

permukaan licin dengan kecepatan awal 2 m/s dan

dikerjakan usaha sebesar 21 Joule. Kecepatan akhir
benda tersebut adalah ...
A. 3 m/s
B. 4 m/s
C. 5 m/s
D. 6 m/s
E. 7 m/s
2. Tabel di bawah ini menggambarkan hasil percobaan
pegas yang salah satu ujungnya diberi beban. F
menyatakan
perubahan

berat
panjang.

beban

dan

Hitunglah

usaha

menyatakan
yang

harus

dilakukan untuk memperpanjang pegas sejauh 10 cm.

25

Energi

A. 2,0 Joule
B. 2,5 Joule
C. 5,0 Joule
D. 7,6 Joule
E. 10 Joule
3. Perhatikan gambar di bawah ini! Sopir mobil sedan
ingin memarkir mobilnya tepat 0,5 m di depan mobil
truk yang mula-mula berjarak 10 m dari kedudukan
sedan. Berapa usaha yang dilakukan oleh mobil sedan
tersebut?

A. 525 J
B. 500 J
C. 495 J
D. 475 J
E. 450 J

26

Energi

4. Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas

lantai licin, didorong selama 3 sekon bergerak lurus
dengan percepatan 2m/s2. Besar usaha yang terjadi
adalah ...
A. 20 Joule
B. 30 Joule
C. 60 Joule
D. 180 Joule
E. 360 Joule
5. Seseorang mengendarai sebuah mobil bermasa 4000
kg di jalan lurus dengan kecepatan 25 m/s. Karena
melihat kemacetan dari jauh, ia mengerem mobilnya
sehingga kecepatan mobilnya berkurang secara teratur
menjadi 15 m/s. Usaha yang dilakukan oleh gaya
pengereman itu adalah ...
A. 200 kJ
B. 300 kJ
C. 400 kJ
D. 700 kJ
E. 800 kJ

27

Energi

6. Sebuah mobil bermassa 5.000 kg sedang bergerak

dengan kelajuan 36 km/jam. Pada jarak 100 meter di
depan mobil terdapat sebuah pohon yang tumbang
menghalangi jalan. Besar gaya pengereman yang
dibutuhkan agar truk tidak menabrak pohon tersebut
adalah...

A.
B.
C.
D.
E.

2000 N
2.500 N
3000 N
3.500 N
200 N

7. Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas

lantai licin. Meja kemudian didorong selama 3 detik
dan bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s o. Besar
usaha yang terjadi adalah...

A.
B.
C.
D.
E.

200
100
120
140
180

J
J
J
J
J

28

Energi
8. Sebuah

balok

bermassa

kg

berada

di

atas

permukaan licin dalam keadaan diam. Jika balok

tersebut mengalami percepatan 2 m/s2dalam arah
horizontal, maka usaha yang dilakukan terhadap balok
selama 5 detik adalah...
A.
B.
C.
D.
E.

300
250
200
150
100

J
J
J
J
J

9. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin terhadap

sebuah mobil bermassa 1 ton yang mula-mula diam
sehingga bergerak dengan kecepatan 5 m/s adalah...
A.
B.
C.
D.
E.

12.000 J
12.500 J
13. 000 J
10.000 J
1000 J

10.

Peluru ditembakkan dengan laju 20m/s ke atas.

Berapakah ketinggian yang dicapai kalua lajunya tinggal 8,0
m/s ? Gesekan udara boleh diabaikan.
A. 17,1 m
B. 18,1 m
C. 19,1 m
D. 20,1 m
E. 21,1 m
JAWABAN PILAH GANDA
1. C
2. B
3. D
4. D
5. E
6. B
7. E
8. C
29

Energi

9. B
10.A

Daftar Pustaka
Beiser,Artur. 1995. Schaums outline of theory and problems of
applied physics. United States of America.
Fredick J.Bueche and Eugene Hecht. 2006. Schaums Outlines teori
dan Soal-soal Fisika Universitas edisi kesepuluh. McGraw Hil
Companies. Translation by penerbit Erlangga.
https://www.scribd.com/doc/48694397/Hukum-Kekekalan-Energi/
https://www.tanya-tanya.com/category/rangkuman-materi-fisika/
Serway and Jewetts. 2010.Physics for scientis and Engineers
Volume one eight edition. Brooks/Cole, cengage Learning.

30