Contoh Soal Transfer dan Transformasi Energi
Contoh Soal Transfer dan Transformasi Energi - Energi adalah kapasitas dari sebuah sistem untuk melakukan pekerjaan dan mengabaikan fakta bahwa kita hanya dapat memahami konsep ini dalam cara yang tidak langsung, kita dapat membedakan antara bentuk-bentuknya yang berbeda menurut asalnya dan cara kita menggunakannya. Aspek yang paling penting dari energi adalah bahwa energi tidak dapat dibuat dari sesuatu yang tidak ada, dan sama halnya, energi juga tidak dapat hilang atau dihancurkan. Oleh karena itu energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, dimana pada saat yang sama, energi juga dilestarikan. Biasanya, dan karena persepsi kita, selama perubahan dari satu bentuk ke bentuk lainnya, selalu ada energi yang hilang dalam bentuk panas. Namun, total energi sebelum perubahan selalu sama dengan energi akhir.
Contoh, mari kita berasumsi bahwa sebuah benda menempel pada ujung dari sebuah tali vertikal yang disimpan tergantung pada langit-langit seperti yang digambarkan dalam gambar 1.
Selain itu, seorang anak memegang benda tersebut sehingga pegas tidak akan terdeformasi (pegas masih memiliki panjang aslinya). Maka, benda tersebut memiliki gaya gravitasional, karena dipertahankan supaya tidak jatuh akibat gravitasi. Sistem kita tetap diam, dan oleh karena itu, tidak ada energi kinetik. Namun, tangan si anak mengeluarkan gaya pada benda untuk mencegahnya jatuh. Sekarang mari kita lihat apa yang terjadi pada sistem kita saat si anak membiarkan bola tersebut jatuh. Karena energi potensialnya, benda tersebut akan mulai mendapatkan energi kinetik, dengan kecepatan yang sama dengan kehilangan energi potensialnya karena adanya transfer energi. Namun, saat bola mulai bergerak, pegas akan mulai terentang, dan sehingga, pegas akan dengan segera mendapatkan energi elastis yang semakin meningkat saat pegas mulai semakin terdeformasi dari panjang fisik awalnya. Akibatnya, pegas akan mulai mengeluarkan gaya pada benda untuk mengurangi kecepatannya.
Maka, kita dapat mengamati berikut ini:
- Energi potensial gravitasional awal dari benda mulai berubah menjadi energi kinetik.
- Energi kinetik dari benda memicu peningkatan dalam energi potensial elastis dari pegas.
Terakhir, benda, setelah beberapa kali osilasi naik dan turun, akan seimbang tepat dimana kedua gaya, elastis dan gravitasional, saling mengimbangi. Pada titik ini, dimana energi potensial pegas sama dengan energi potensial benda.
Lebih lanjut, dan terpisah dari kedua bentuk penting energi ini, kekekalan energi terjadi pada setiap ‘duet’ energi. Secara umum, pada kebanyakan perubahan energi ada persyaratan untuk sumber dan penerima. Contoh umumnya adalah matahari kita yang mengirimkan energi cahaya pada tanaman yang kemudian disimpan sebagai energi kimia. Energi kimia tidak dapat dilihat langsung, namun, dapat ‘dirasakan’ secara tidak langsung karena menyediakan ‘bahan bakar’ yang memicu bentuk energi lain. Contoh lain dari energi kimia adalah granat-tangan. Sebuah granat tangan adalah tanpa gerak dan tak berbahaya kecuali dipicu. Ketika sudah dipicu, semua energi kimia yang tersimpan dalam berbagai bahan kimia di dalam granat akan diubah menjadi energi mekanik, termal dan suara. Satu lagi contoh adalah mesin mobil yang mengubah energi kimia bensin menjadi energi kinetik mobil. Pada sisi lain, kita juga memiliki energi listrik. Contoh, pemanas listrik menerima energi listrik dan mengubahnya menjadi panas. Energi listrik sekarang ini sangatlah penting, karena sebagian besar dari kehidupan kita bergantung padanya (lemari es, televisi, komputer, oven, pemanas). Terakhir, satu lagi bentuk energi yaitu energi nuklir yang secara umum dipercaya sebagai pembangkit energi masa depan.
Biasanya, dan karena persepsi kita, selama perubahan dari satu bentuk ke bentuk lainnya, selalu ada energi yang hilang dalam bentuk panas. Namun, total energi sebelum perubahan selalu sama dengan total energi akhir
S1
Kekekalan energi menyatakan bahwa energi, mengesampingkan asalnya, tidaklah hilang tapi diubah menjadi bentuk lain. Jadi dalam bentuk apa energi solar diubah sebelum menjadi energi kinetik kuda?
S2
Para koki Italia telah menyebutkan bahwa air perlu dididihkan terlebih dulu sebelum memasukkan spageti mentah ke dalam panci (yang di dalam contoh kita ini adalah kompor listrik). Namun, apa tanda langsung bahwa airnya sudah mendidih? Uap panas tentu saja. Jadi jenis pertukaran energi apa yang perlu terjadi supaya dapat terbentuk uap panas? Mulailah dari energi listrik dari kompor tersebut.
S3
Anggap kamu ingin mendengarkan CD artis kesukaanmu. Namun, saat kamu mulai memikirkan lagunya, kamu membutuhkan sebuah mikrofon. Anggap bahwa sang penyanyi adalah seorang vegetarian, dapatkah kamu mengurutkan perubahan energi dari energi radian (matahari) hingga suara yang direkamnya?
S4
Jenis transfer energi apa yang kita miliki ketika kita mulai mengerem mobil kita karena adanya gesekan jalan?
S5
Energi yang ditransfer dari satu bentuk ke bentuk lainnya, selama penyinaran sebuah LED dalam sebuah senter, mengikuti jalur yang mana?
S6
Sebuah balon ditiup oleh seseorang. Namun, pada titik tertentu balon tersebut dilepaskan dan mulai bergerak bebas ke udara. Manakah dari kalimat berikut ini yang mengambarkan rangkaian transfer energi yang terjadi selama proses ini?
S7
Manakah dari contoh berikut ini yang menjelaskan perolehan dalam energi potensial gravitasional?
S8
salah satu pengertian yang paling penting tentang energi adalah efisiensi dari perubahan energi, yang dijelaskan sebagai hasil bagi antara energi yang berguna (diinginkan) yang akhirnya dihasilkan dan jumlah total energi yang dikeluarkan untuk perubahan ini. Maka, berapakah efisiensi dari sebuah mesin yang membutuhkan 1000 J energi untuk menghasilkan 400 J energi berguna?
S9
Sekali lagi ambil contoh, efisiensi dari sebuah mesin (atau peralatan) yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Efisiensi dijelaskan sebagaihasil bagi dari energi yang berguna, yang pada akhirnya diproduksi dan total energi yang dikeluarkan untuk konversi ini. Namun, dalam kebanyakan kasus, mesin-mesin ini menjalani serangkaian konversi dimana tiap langkah memiliki efisiensinya sendiri. Sebuah contoh sederhana adalah bohlam lampu yang secara manual diangkat oleh seseorang yang mengoperasikan generator ulir-tangan. Jika efisiensi dari orang tersebut (gerakan tangan) adalah 50%, efisiensi dari generator untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik adalah sebesar 40%, dan terakhir, efisiensi dari bolam lampu untuk menghasilkan energi cahaya adalah 10%, berapakah keseluruhan efisiensi dari prosedur ini?
S10
Apa tahap-tahap energi dari produksi tenaga nuklir? (mulai dari pembelahan atom dan berakhir pada produksi energi listrik).