Latar Belakang
Di dalam ilmu fisika ada yang dikenal dengan sebutan “Energi dan Usaha”. Apa dan bagaimana bergotong-royong energi perjuangan itu sendiri. Coba kita telusuri latar belakang di angkatnya materi ini selaku materi pelajaran fisika yang cukup penting. Semua mahluk hidup di dunia ini saban hari melaksanakan pekerjaan atau aktifitas masing-masing secara berkala . Mahluk hidup yang ada di bumi ini baik insan, binatang dan flora ternyata senantiasa berhubungan dengan yang namanya energi ataupun perjuangan. Jangankan mahluk hidup ternyata mahluk matipun memerlukan energi untuk melakukan sesuatu perkerjaan seperti mesin yang memerlukan energi listrik.
Ternyata semenjak dulu para ilmuwan ataupun mahir fisika sudah kesengsem untuk mengungkapkan diam-diam pemahaman mengenai energi pada mahluk hidup yang peruntukannya untuk melakukan sesuatu usaha. Dari mana mahluk hidup itu memperoleh energinya, ataupun dari mana suatu mesin bisa menerima energi listrik. Kalau mahluk hidup mendapatkan energi dari masakan. Makanan bermacam-macam dan mengandung zat-zat mirip karbohidrat, lemak, protein, mineral dan zat-zat yang lain. Zat masakan yang dikenal sebagai penghasil energi terbesar adalah karbohidrat. Karbohidrat ini biasanya terkandung dalam tanaman biji-bijian seperti padi, gandum, sagu dan lain-lain. Biasanya porsi karbohidrat lebih banyak dari takaran zat lain yang dimakan oleh manusia, ini sebab insan mesti memperoleh energi yang cukup dalam melaksanakan bermacam-macam pekerjaan dalam satu hari. Untuk orang Indonesia energi paling banyak diperoleh dari nasi (beras yang diolah). Sedangkan orang Barat biasanya keperluan karbohidrat mereka temukan dari roti (olahan gandum).
Selain energi yang terkandung dalam masakan untuk kebutuhan kelangsungan hidup insan, ternyata energi lain yang sangat mensugesti kehidupan kita dewasa ini yakni energi listrik. Coba bayangkan kini ini bila kita tidak mendapat pasokan listrik yang cukup dari PLN, atau sering mendapat pemadaman bergilir. Betapa kesalnya kita biasanya dalam menungu listrik yang padam alasannya semua peralatan rumah tangga membutuhkan energi listrik mirip televisi, kulkas, rice cooker, AC, kipas angin dan banyak lagi peralatan listrik yang lain.
Ahli fisika Inggris, James Prescott Joule, yang namanya menjadi satuan energi yakni penemu aturan kekekalan energi. Pada hukum ini dikatakan bahwa “energi cuma dapat dipindahkan tetapi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan”. Atau yang kita sering dengar dengan ungkapan “Transfer Energi”. Kalau kita orang awam yang bukan ilmuwan ataupun hebat pikir mungkin agak galau dengan pernyataan di atas. Apaka benar energi itu tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, sedangkan kita sendiri mesti makan dengan berkala untuk mendapatkan pasokan energi yang habis balasan melakukan berbagai aktivitas. Tapi kalau berdasarkan saya memang energi itu tidak hilang atau diciptakan tetapi cuma berpindah, contohnya sewaktu kita makan berarti kita memindahkan energi yang terkandung dalam masakan tersebut ke dalam badan kita. Energi listrik baterai yang habis karena pemakaian perlengkapan listrik juga yaitu proses pemindahan energi, contohnya kipas angin mengubah energi listrik menjadi energi gerak, lampu mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan setrika mengganti energi listrik menjadi energi panas. Makara jika tidak ada energi listrik yang dapat di ubah oleh peralatan tersebut maka peralatan tersebut tidak bisa melaksanakan usaha apa-apa.
Pengertian
Energi ialah kemampuan untuk melaksanakan perjuangan. Sedangkan, usaha ialah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda untuk melakukan perpindahan (gaya dikali perpindahan). Pengertian energi dan perjuangan di atas yaitu pengertian secara fisika, sedangkan dalam kehidupan sehari-hari agak sedikit berlawanan. Misalnya : Bedu mempunyai perjuangan pembuatan watu bata dan Amir memiliki usaha toko manisan. Atau sering kita dengar kata-kata orang bau tanah bahwa kita harus ber-usaha keras untuk memburu keinginan. Tetapi sesungguhnya bukan pengertian itu yag kita mau diskusikan pada artikel energi dan perjuangan ini, melainkan pengertian energi dan usaha secara fisika.
Pembahasan
Karena blog ini merupakan blog yang membahas mengenai ilmu wawasan atau memerlukan pembuktian ilmiah, maka yang hendak kita bahas bukan dilema makna kata-kata dari energi dan perjuangan atau usaha dan energi, melainkan kita akan menjajal mengetahui perkiraan secara matematis. Jadi setiap benda mati ataupun mahluk hidup yang melaksanakan suatu pekerjaan akan mampu kita hitung besarnya energi yang dibutuhkannya. Ada rumus-rumus khusus yang telah dibakukan dalam solusi materi fisika energi dan perjuangan ini.
Sebelumnya saya ingin membicarakan sekilas tentang pernyataan sahabat kuliah saya dahulu. Memang pernyataan ini yakni hukum yang sudah dibakukan di dalam ilmu fisika, namun seuntai kalimat ini selalu teringat oleh saya yakni “energi masuk sama dengan energi keluar“. Mengapa pernyataan atau hukum fisika satu ini selalu saya ingat alasannya adalah seringnya dulu saya ditegor oleh teman saya mengenai ini. Kaprikornus alasannya saya jurusan tehnik elektronik, maka acap kali mengikuti materi kuliah praktikum. Didalam praktikum dahulu saya sering mengungkapkan pandangan baru yang bertentangan dengan aturan tersebut. Mungkin alasannya dorongan ingin mencari ide cemerlang maka ide-inspirasi saya ternyata sangat berlawanan. Dari bebarapa kali saya diingatkan mengenai hukum ini, ada satu yang paling saya ingat yaitu ide untuk menghubungkan poros suatu motor yang bergerak ke suatu generator. Jadi maksud saya energi yang dipakai untuk menggerakkan motor listrik dapat kita ambil dengan cara memasang generator pada poros yang serupa dan mengalirkannya kembali sebagai supply listrik pada motor. Secara pikiran sederhana memang pada ketika generator mendapatkan putaran mekanis maka kumparannya akan menerima listrik. Tetapi kalau kita lebih detail bahwa energi yang dibutuhkan untuk memutar poros motor yang terkopel dengan generator tadi akan lebih besar alasannya terbebani oleh generator. Makara energi listrik akan sama dengan energi yang masuk pada motor ditambah energi yang masuk pada generator, sehingga mustahil bagi saya untuk memasok rangkaian kembali dari energi listrik hasil generator tersebut.
Contoh gambar orang yang mengeluarkan energi :
 |
|
| Berjalan kaki : Orang yang sedang mengeluarkan energi |
Contoh gambar orang yang sedang melakukan usaha :
 |
| Orang sedang mendorong meja |
Dari kedua pola gambar usaha dan energi di atas dapat kita memahami bahwa keduanya sedang mengeluarkan sejumlah energi tertentu untuk melakukan perjuangan yaitu jalan kaki dan mendorong meja. Secara fisika kita dapat menghitung seberapa besar energi yang dibutuhkan untuk suatu benda berpindah dalam jarak tertentu. Misalnya orang yang berlangsung kaki sejauh sekian meter, maka mampu diperoleh berapa energi yang dikeluarkannya dengan rumus fisika ihwal energi dan usaha. Begitu juga halnya pada orang yang sedang mengeluarkan energi untuk mendorong meja.
Jenis-jenis Energi dalam Fisika
Dari beberapa artikel fisika yang saya baca umumnya energi dibedakan menjadi 3 (tiga) yaitu :
1. Energi Potensial
Yaitu energi yang dimiliki oleh benda alasannya adalah kedudukannya, misalnya : pegas. Energi ini sifatnya tersembunyi dan akan keluar jika dilakukan sesuatu kepadanya. Coba anda tarik suatu pegas dengan kencang-kencang, maka pegas tersebut akan bergerak berulang-ulang atau melepaskan energi secara berulang-ulang. Padahal kita hanya menariknya satu kali saja. Contoh energi berpeluang pada pegas ini disebut juga energi memiliki peluang elastis.
2. Energi Kinetik
Yaitu energi yang dimilki oleh suatu benda alasannya adalah gerakannya. Kaprikornus bisa dikatakan energi kinetik ini adalah energi yang berafiliasi dengan gerakan, misalnya : percobaan menjatuhkan beberapa benda dengan berat yang sama pada tanah yang berlumpur. Diperoleh kesimpulan bahwa kuadrat kecepatan akan berbanding lurus dengan kedalaman tanah tersebut.
3. Energi Mekanik
Yaitu energi yang diperoleh dari hasil penjumlahan energi memiliki potensi dengan energi kinetik.
\
Rumus-rumus Fisika Energi dan Usaha
I. Rumus pada Energi
1. Rumus pada energi Potensial
Ep = m. g. h
Ket :
Ep = Energi berpotensi gravitasi (Joule)
m = Massa benda (Kg)
g = Percepatan gravitasi (N/kg) atau (m/s kuadrat)
h = Ketinggian benda (meter)
Rumus lain energi potensial :
Ep = Em – Ek
2. Rumus pada Energi Kinetik
Ek = 
Ket :
Ek = Energi kinetik
v = kecepatan (m/s)
m = massa benda (kg)
Rumus lain energi kinetik :
Ek = Em – Ep
3. Rumus Energi Mekanik
Em = Ep + Ek
Ket:
Em = Energi Mekanik
II. Rumus Usaha
W = F.s
atau
W = F. s cos θ
Ket :
W = Usaha (Joule atau Kg m/s)
F = Gaya (Newton)
s = Jarak perpindahan benda
θ = Sudut antara arah gaya dengan arah perpindahan
III. Rumus Hubungan Energi dan Usaha
W = ΔEp = m. g. (h2 – h1)
atau
W = ΔEk = 
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
Keterangan :
W = Usaha
Ep1 = Energi memiliki peluang awal
Ek1 = Energi kinetik awal
Ep2 = Energi memiliki peluang akhir
Ek2 = Energi kinetik selesai
IV. Rumus Hubungan, Energi, Usaha dan Daya
P =ΔE / Δt
atau
P = W / Δt
atau
P = F. s / Δt
atau
P = F. v
Keterangan :
P = Daya (Watt atau J/s)
ΔE = Perubahan energi (J)
Δt = Perubahan waktu (s)
W = Usaha (J)
F = Gaya (N)
s = Jarak (m)
Contoh Soal Energi dan Usaha
1. Terdapat Benda beratnya w Newton (g = 9,8 m/s2) mula-mula dalam kondisi diam. Gaya besarnya 10 newton bekerja pada benda selama 10 detik. Jika gaya telah melakukan usaha sebesar 3000 joule, berapa w dan berapa besarnya daya dalam watt dan HP.
2. Benda yang massanya 4 kg sedang bergerak. Hitunglah besar usaha untuk :
a. Menaikkan kecepatan benda dari 3 m/s menjadi 6 m/s.
b. Menghentikan gerak benda yang kecepatannya 10 m/s (g = 9,8 m/s2)
3.Kapan Energi Potensial pegas akan sama dengan 0 ?
4. Untuk Menggeser suatu balok pada bidang datar Yakub mengeluarkan perjuangan 20 joule, Hitunglah gaya dorong Yakub jikalau balok tersebut bergeser sejauh 50 Cm ?
5. Jika Yakub menjinjing ransel seberat 20 Kg kemudian mendaki bukit dengan ketinggian 20 meter, bila Yakub bergerak dengan kecepatan tetap, Hitunglah perjuangan yagn mesti dijalankan Yakub ?
Video Edukasi Tentang Energi dan Usaha
Sumber video dari youtube