Energi, usaha dan daya
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | energi kinetik |
| gravitational potential energy/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | energi potensial gravitasi |
| conservation of energy/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈenədʒi/ | hukum kekekalan energi |
| Sankey diagram/ˈsæŋki ˈdaɪəɡræm/ | diagram Sankey |
| work done/wɜːk dʌn/ | kerja yang dilakukan |
| joule/dʒuːl/ | joule |
| power/ˈpaʊə/ | kuasa |
| efficiency/ɪˈfɪʃənsi/ | efisiensi |
| watt/wɒt/ | watt |
Energi tidak pernah hilang
- Di puncak bukit roller coaster, mobil bergerak lambat tetapi berada di ketinggian; di bagian bawahnya bergerak cepat tetapi rendah.
- Energinya tidak lenyap — hanya berpindah dari satu penyimpanan ke penyimpanan lain.
- Ini adalah ide utama pelajaran ini: energi tersimpan, ditransfer, dan selalu terjaga. (diterjemahkan: konservasi atau tetap ada)
Penyimpanan dan transfer energi
- Energi dapat disimpan sebagai: kinetik, potensial gravitasi, kimia, elastis (regangan), nuklir, elektrostatik, dan internal (termal).
- Energi ditransfer antar penyimpanan melalui: gaya (kerja mekanik), arus listrik, pemanasan, dan gelombang (seperti cahaya dan suara).
- "Menggunakan energi" sebenarnya berarti memindahkan energi dari satu penyimpanan ke penyimpanan lain.
Kincir angin mentransfer energi dari udara bergerak menjadi listrik
Aliran energi & efisiensi
Energi input terbagi menjadi output berguna dan energi terbuang; efisiensi adalah fraksi yang berguna, dan totalnya selalu kekal.
Energi, usaha & daya
PE + KE = konstan
Saat sebuah benda jatuh, energi potensial berubah menjadi kinetik — totalnya tetap.
Pilih semua yang merupakan penyimpanan energi.
Kinetic, kimia, dan potensial gravitasi adalah penyimpanan energi. "Keras" dan "cepat" menggambarkan hal-hal, tetapi bukan penyimpanan energi.
Energi kinetik dan potensial
- Energi kinetik adalah energi dari benda yang bergerak:
- Mengangkat massa setinggi $\Delta h$ mengubah energi potensial gravitasinya:
- Benda yang jatuh mengubah energi potensial gravitasi menjadi energi kinetik.
Bola $2.0\ \text{kg}$ bergerak dengan $3.0\ \text{m/s}$. Berapakah energi kinetiknya dalam J?
$E_k = \tfrac{1}{2}mv^2 = \tfrac{1}{2} \times 2.0 \times 3.0^2 = 9.0\ \text{J}$.
Kekekalan energi
- Prinsip kekekalan energi: energi tidak diciptakan atau dimusnahkan — hanya berpindah antar penyimpanan.
- Sebagian energi selalu terbuang — biasanya tersebar sebagai panas ke lingkungan sekitar.
- Diagram Sankey menunjukkan energi masuk yang terpecah menjadi energi berguna dan energi terbuang.
Pada roller coaster, energi tersimpan di bagian atas berubah menjadi energi kinetik di bagian bawah
Ketika mesin membuang energi, ke mana energi terbuang itu biasanya pergi?
Energi kekal — tidak pernah musnah. Energi terbuang biasanya tersebar sebagai haba, yang sukar digunakan semula.
Kerja
- Kerja yang dilakukan sama dengan energi yang ditransfer. Ketika gaya menggerakkan objek sepanjang arahnya:
- Satuan kerja dan energi adalah joule (J).
- Mengangkat beban yang lebih berat, atau memindahkannya lebih jauh, melakukan lebih banyak kerja.
Pendulum berayun menukar energi potensial gravitasi untuk energi kinetik dan sebaliknya
Sebuah daya $50\ \text{N}$ menolak kotak $4.0\ \text{m}$ di atas lantai. Berapa banyak kerja yang dilakukan, dalam J?
$W = Fd = 50 \times 4.0 = 200\ \text{J}$.
Daya dan efisiensi
- Daya adalah kerja yang dilakukan (energi yang ditransfer) setiap detik:
- Satuannya adalah watt (W); $1\ \text{W} = 1\ \text{J/s}$.
- Efisiensi adalah berapa banyak energi masuk yang berubah menjadi energi berguna:
- Selalu kurang dari $100\%$ karena sebagian energi selalu terbuang.
Diagram Sankey: lebar pita sebanding dengan energi, sehingga masukan terbelah menjadi keluaran berguna dan panas terbuang
Motor melakukan $200\ \text{J}$ kerja dalam $10\ \text{s}$. Berapakah kuasaannya, dalam W?
$P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{200}{10} = 20\ \text{W}$.
Lampu menggunakan $50\ \text{J}$ tenaga elektrik dan memancarkan $30\ \text{J}$ cahaya berguna. Berapakah kecekapannya, dalam %?
kecekapan $= \dfrac{\text{useful}}{\text{total}} \times 100\% = \dfrac{30}{50} \times 100\% = 60\%$.
Anda telah memahaminya
- $E_k = \tfrac{1}{2}mv^2$ · $\Delta E_p = mg\,\Delta h$
- energi terjaga — energi terbuang biasanya berakhir sebagai panas
- work $W = Fd$ (joule); power $P = \dfrac{W}{t}$ (watt)
- efficiency $= \dfrac{\text{useful}}{\text{total}} \times 100\%$, selalu di bawah $100\%$