Materi Usaha dan energi

Sebagian besar dari kita mungkin menafsirkan istilah “usaha” sebagai kegiatan yang dilakukan untuk mencapai sesuatu, kegiatan yang dilakukan untuk memperoleh uang, atau kegiatan yang dilakukan untuk mencapai suatu keinginan. Misalnya, seorang Siswa yang belajar dengan keras karena ingin mencapai Nilai Akhir  100 dikatakan telah melakukan usaha.

Seorang pedagang yang setiap hari menawarkan dagangannya guna mendapatkan keuntungan atau laba dikatakan telah melakukan usaha. Seorang anak yang akan mengambil mainannya yang terletak pada rak yang agak tinggi dengan menggunakan bangku dikatakan telah melakukan usaha, dan banyak lagi contoh-contoh kasus lainnya. Apakah pengertian usaha dalam hal ini tepat? Dalam konteks kehidupan sehari-hari, tentu saja pernyataan ini tidaklah salah. Tetapi dalam sudut pandang fisika, pengertian usaha bila diartikan seperti ini adalah keliru. Lantas bagaimana pengertian usaha dalam sudut pandang fisika?

Pada Bahan Belajar sebelumnya kita telah membicarakan konsep gerak dan konsep gaya. Pada Bahan Belajar ini akan kita lanjutkan pembahasan kita mengenai gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda itu bergerak (mengalami perpindahan), sehingga dikatakan bahwa gaya tersebut melakukan usaha pada benda.

A. Pengertian Usaha

Dalam sudut pandang fisika, khususnya mekanika, usaha mengandung pengertian sebagai segala sesuatu yang dilakukan oleh gaya pada suatu benda sehingga benda itu bergerak. Agar usaha berlangsung, maka gaya harus dikerahkan pada suatu benda hingga benda tersebut menempuh jarak tertentu. Apakah usaha baru dapat berlangsung bila benda berpindah? Bagaimana apabila benda yang diberikan gaya ternyata tidak bergerak atau berpindah? Apakah telah terjadi usaha?

Pada Gambar diatas ditunjukkan seorang atlet sedang mengangkat sebuah barbel dalam suatu

latihan olahraga. Atlet tersebut mencoba mengangkat barbel yang mula-mula terletak di lantai hingga berada di atas kepalanya. Gaya yang diberikan oleh atlet tersebut pada barbel menyebabkan barbel dapat berpindah (berubah ketinggiannya). Adanya gaya yang diberikan oleh atlet itu kepada barbel sehingga barbel dapat berpindah menunjukkan adanya usaha yang diberikan oleh atlet tersebut kepada barbel.

Berdasarkan uraian di atas, dapat kita simpulkan bahwa ada dua syarat terjadinya suatu usaha, yaitu:

1. Adanya gaya yang bekerja pada suatu benda;

2. Adanya perpindahan yang dialami oleh benda tersebut.

Dengan demikian usaha didefinisikan sebagai sejumlah gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga menyebabkan benda berpindah sepanjang garis lurus dan searah dengan arah gaya.

B. Energi 

Apa yang dimaksud dengan energi? Secara sederhana, energi merupakan kemampuan melakukan usaha. Definisi yang sederhana ini sebenarnya kurang tepat atau kurang valid untuk beberapa jenis energi (misalnya energi panas atau energi cahaya tidak dapat melakukan kerja). Definisi tersebut hanya bersifat umum. Secara umum, tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja. Sebagai contoh, jika kita mendorong sepeda motor yang mogok, usaha alias kerja yang kita lakukan menggerakan sepeda motor tersebut. Pada saat yang sama, energi kimia dalam tubuh kita menjadi berkurang, karena sebagian energi kimia dalam tubuh berubah menjadi energi kinetik sepeda motor. Usaha dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda lain. Contoh ini juga menjelaskan salah satu konsep penting dalam sains, yakni kekekalan energi. Jumlah total energi pada sistem dan lingkungan bersifat kekal alias tetap. Energi tidak pernah hilang, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain.

A. Energi dan Perubahan Bentuk Energi

Energi merupakan konsep yang sangat abstrak. Energi tidak memiliki massa, tidak dapat diamati, dan tidak dapat diukur secara langsung. Akan tetapi kita dapat merasakandapat perubahannya. Kita dapat beraktivitas sehari-hari karena tubuh kita memiliki energi. Sumber energi utama di alam ini adalah matahari.

Energi dapat menyebabkan perubahan pada benda atau lingkungan. Perubahan energi yang dimaksud dapat terjadi dengan berbagai cara. Matahari sebagai sumber energi utama memberikan banyak manfaat dalam berbagai perubahan energi. Matahari menghasilkan energi radiasi yang dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi lainnya yang tentu saja sangat berguna bagi kehidupan. Reaksi nuklir yang terjadi di matahari menghasilkan energi termal (kalor). Oleh karena itu suhu matahari tetap tinggi meskipun radiasi dipancarkan terusmenerus ke ruang angkasa.

B. Bentuk-bentuk Energi

Konsep bentuk energi tidak terlepas dari perubahan energi, karena yang berubah adalah bentuk energi. Air yang mendidih karena dipanaskan mampu menggerakkan baling-baling kertas. Dalam peristiwa ini terjadi perubahan dari energi termal pada air menjadi energi kinetik (gerak) pada gerakan baling-baling kertas. Dari peristiwa ini dapat memahami bahwa ada bentuk energi termal (panas) dan bentuk energi kinetik. Contoh peristiwa yang lain yaitu jika seseorang meletakkan bola di tempat yang lebih tinggi, kemudian bola tersebut menggelinding ke bawah. Pada saat bola berada di tempat yang tinggi dan diam, ia memiliki energi potensial dan ketika bola bergerak energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Peristiwa ini dapat diamati pada gambar berikut.