Menelusuri Konsep Energi Pada Fisika

Hampir semua topik Fisika berhubungan dengan konsep Energi. Dari mulai energi kinetik, potensial, kalor, cahaya, dan lain-lain. Sebetulnya energi itu apa sih? Semua dijelaskan tuntas di sini.

Selama lo belajar Fisika, sadar nggak sih kalau hampir setiap topik di Fisika itu ada persamaan Energinya? Coba aja lo ambil sembarang topik di Fisika, pasti bisa disambungin sama konsep Energi. Gue kasih beberapa contoh aja yah.

Di Mekanika, lo belajar tentang Energi yang terkait sama gerakan. Ada Energi Kinetik (E_k = \frac{1}{2} m v^2), yang dari rumusnya aja kelihatan kalau energi ini ada ketika benda memiliki kecepatan (v). Terus ada Energi Potensial (E_p = m g h), dan ada Energi Mekanik tentunya, yang rumusnya E_m = E_p + E_k.

Di Optik, lo belajar tentang Energi Cahaya. Masih inget ga kalau setiap partikel cahaya itu mengandung energi sebesar E = h f (energi foton)?. Jadi semakin besar frekuensi cahaya tersebut, semakin tinggi energi fotonnya.

Di Listrik, lo belajar konsep Usaha listrik kan? Itu merupakan bentuk energi juga. Masih inget rumusnya? Ini nih: W = v i t. Inget juga kalau daya listrik itu adalah usaha listrik per satuan waktu, P = \frac{W}{t}, makanya rumus daya itu jadi P = v i.

Kalau di Kalor gimana? Kalor itu sendiri artinya energi panas. Jadi Q di persamaan Q = m c \Delta t bisa lo sebut kalor, bisa juga disebut energi panas. Sama aja.

Yah itu beberapa contoh aja untuk nunjukin kalau konsep energi itu bisa lo temuin di mana-mana. Belajar bab apa aja di Fisika, bisa ketemu deh sama rumus Energi itu. Emangnya kenapa sih konsep Energi itu ada di mana-mana?

Kenapa Energi Ada di Mana-Mana?

Ini nggak terlepas dari hukum kekekalan energi yang pernah lo pelajarin waktu SD. Serius, waktu SD, ini dipelajarin loh. Inget nggak? Hehe… Pas SMP dan SMA diulang lagi kok. Kalau lo lupa, di sini gue ingetin lagi deh. Apa sih hukum kekekalan energi itu? Nih, bunyinya kira-kira gini:

Energi itu kekal, dia tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya bisa berubah bentuk, dari bentuk satu ke bentuk yang lain.

Jadi intinya energi itu kekal. Tapi, dia bisa berubah bentuk. Misalnya, berubah dari energi listrik menjadi energi panas (contoh: setrika). Berubah dari energi kimia menjadi energi listrik (contoh: baterai). Berubah dari energi gerak menjadi energi listrik (contoh: PLTA). Dan lain-lain.

Kerennya konsep energi ini adalah dia bisa bikin semua topik yang lo pelajarin di Fisika itu nyambung. Bahkan nggak cuma di Fisika, ketika lo ngomongin Biologi atau Kimia, pasti ketemu sama konsep energi juga. Sedikit aja nih tentang Biologi/Kimia. Misalnya, reaksi Fotosintesis:

CO_2 + H_2O \longrightarrow C_6H_{12}O_6 + O_2

Masih inget reaksi ini membutuhkan energi apa? Yup. Dia membutuhkan energi dari sinar matahari, E = h f. Di sini sebenernya ada perubahan energi, dari energi matahari menjadi energi kimia. Energi kimia itu tersimpan dalam bentuk Glukosa, C_6H_{12}O_6. Glukosa ini selain dipakai untuk tumbuhan itu sendiri, dia bisa membentuk buah juga. Jadi kalau lo makan buah, sebenernya lo makan energi kimia yang tersimpan dalam bentuk Glukosa itu, yang asalnya dari Energi matahari.

Terus ketika lo makan buahnya, apa yang terjadi? Muncul reaksi sebaliknya di dalam tubuh lo, yaitu ini:

C_6H_{12}O_6 + O_2 \longrightarrow CO_2 + H_2O

Jadi kalau Fotosintesis itu membutuhkan energi, reaksi di atas itu menghasilkan energi dengan CO_2 dan H_2O sebagai sisanya, yang lo keluarin ketika bernapas atau ekskresi. Energi itu dipakai untuk apa? Macem-macem. Kalau lo pakai untuk bergerak, berarti lo mengubah energi kimia tadi menjadi energi kinetik, E_k = \frac{1}{2}mv^2. Kalau lo pakai untuk naik tangga sampai ketinggian tertentu, lo mengubah energi kimia tadi menjadi energi potensial, E_p = m g h. Dan tau nggak sih kalau makanan yang lo makan itu juga bisa menyelamatkan lo dari kedinginan? Yup. Energi kimia yang lo makan itu bisa berubah juga menjadi energi panas atau kalor, Q = m c \Delta t, yang bikin badan lo hangat.

Gokil nggak sih? Dari energi matahari, berubah jadi energi kimia, berubah lagi jadi energi macem-macem. Itu semua sambung-menyambung gara-gara konsep hukum kekekalan energi tadi.

 

Energi Kekal? Enggak Juga sih

Eh, tadi katanya energi itu kekal, kok sekarang enggak juga? Maksudnya gimana nih?

Nah, jadi sebenernya yang gue ceritain di atas, tentang hukum kekekalan energi, itu belum lengkap. Di kelas 12, sebenernya lo udah belajar juga persamaan Einstein yang sangat terkenal. Gini persamaannya:E = mc2 persamaan einstein

Pasti tau lah ya persamaan itu. Persamaan E = mc^2 itu sempet bikin dunia Fisika kaget. Bayangin aja, selama ini, mereka semua menganggap energi itu kekal. Eh tau-tau si Einstein, yang saat itu umurnya baru 26 tahun, nunjukin kalau energi itu nggak kekal.

Maksudnya nggak kekal gimana? Jadi ternyata energi itu bisa berubah menjadi massa. Dan sebaliknya juga, massa bisa berubah menjadi energi.

 

Hukum Kekekalan Massa

Btw, selain ada hukum kekekalan energi, ada hukum kekekalan massa juga. Tapi yang satu ini lo pelajarin di Kimia. Masih inget lah ya kalau pada persamaan reaksi, lo harus bikin koefisiennya. Contoh, reaksi ini nih:

H_2 + O_2 \longrightarrow H_2O

Itu koefisiennya belum bener. Supaya bener, lo bikin jadi gini:

2H_2 + O_2 \longrightarrow 2H_2O

Kenapa koefisiennya harus kayak gitu coba? Ya karena jumlah H di kiri, harus sama dengan jumlah H di kanan. Jumlah O di kiri juga harus sama dengan jumlah O di kanan. Secara total, massanya sama di kiri dan di kanan.

 

Hukum Kekekalan Energi dan Massa

Semenjak Einstein memperkenalkan E = m c^2, dia nunjukin kalau sebenernya hukum kekekalan massa itu nggak lengkap. Hukum kekekalan energi juga nggak lengkap. Yang bener itu adalah hukum kekekalan massa dan energi. Jadi, bisa aja ada massa yang hilang, kemudian massa itu berubah menjadi energi. Sebaliknya, bisa juga ada energi yang hilang dan energi itu berubah menjadi massa. Seru nggak sih? 🙂

Kalau kita balik lagi ke cerita fotosintesis di atas, lo bisa aja nanya, “Energi matahari itu datengnya dari mana, ya?”. Nah, di sinilah persamaan Einstein itu dipakai. Energi matahari itu datang dari reaksi Fusi, atom-atom hidrogen bergabung menjadi atom helium. Pada reaksi itu, atom-atom tersebut kehilangan sebagian dari massanya. Massa yang hilang itu menjadi apa? Ya, menjadi energi dalam bentuk sinar matahari. Sinar itulah yang bisa sampai ke bumi dan membantu reaksi fotosintesis tadi. Btw, setiap detik, matahari itu kehilangan 4.260.000.000 kg massanya gara-gara reaksi fusi ini.

 

Sedikit Tips Belajar untuk SBMPTN

Okay, setelah kita ngobrol banyak tentang Energi, sekarang gue mau cerita lagi gimana pemahaman tentang Energi ini juga bisa membantu persiapan SBMPTN lo.

Di awal-awal, kalau lo ngikutin konsep deliberate practice, yang harus lo kuasain itu adalah teori per bab tentunya. Nah sekarang-sekarang ini, bukan cuma harus ngerti teori per bab, tapi lo juga harus mulai bisa mengintegrasikan berbagai bab di Fisika itu. Untuk bisa ngelakuin itu, salah satunya adalah dengan bener-bener paham sama konsep energi ini.

Soal-soal SBMPTN bisa variatif banget. Nggak ada yang tau kisi-kisinya. Tapi kalau lo perhatiin, dari soal-soal Fisika SBMPTN sebelumnya, pasti ada aja sih kata “Energi” disebut. Coba aja lo cek sendiri soal-soal SBMPTN 2013, SNMPTN 2012, dan SNMPTN 2011. Total gue nemuin 16 kata energi dari 45 soal di tiga paket itu. Lumayan banyak lah.

Btw, ini ada satu satu contoh gimana konsep energi bisa dipakai untuk nyambung-nyambungin topik di Fisika:

soal energi PLTA

Waktu SD dan SMP, udah belajar dong kalau PLTA itu adalah contoh perubahan energi gerak menjadi energi listrik. Nah, di soal ini, pengertian lo terhadap konsep itu diuji lagi, dan lo juga harus bisa menyatakan hubungannya secara matematis. Bisa ngerjainnya? Nggak susah kok. Coba aja.

Nah, kalau lo ngerasa belum bener-bener paham sama konsep energi, coba aja lo review lagi materinya di sini: Usaha dan Energi – Persiapan SBMPTN, atau dari sini: Usaha dan Energi – Review Kelas 11. Terus, lo bisa lanjut juga review bab-bab lainnya. Pastiin kalau lo udah bener-bener paham sama konsep energi di tiap-tiap bab itu. Gitu aja sih. 🙂

[Catatan Editor: Nah, kalo lo pengen ngobrolin lebih banyak lagi tentang energi atau hal lainnya yang berhubungan sama si Fisika, boleh banget nih lo comment di sini, nanti pasti dibales deh sama Wisnu. Oke..Oke? Oie sama satu lagi nih, Kalo lo belum jadi member, pastiin lo gabung sama kita juga ya dengan sign up Zenius di sini ]

Tertarik belajar dengan zenius.net? Kamu bisa pesan membership zenius.net di sini.