Bentuk-Bentuk Energi, Pengertian, dan Rumusnya

tirto.id - Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat berubah bentuk (konversi) dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi lainnya. Hal tersebut disebut juga dengan hukum kekekalan energi.

Energi tersebut perlu dikonversi agar dapat dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhan manusia. Sebagai contoh yaitu sumber energi yang paling utama di bumi, matahari. Sejak dulu manusia memanfaatkan sel surya dari matahari untuk menghasilkan energi listrik.

Jika tidak ada matahari, dapat dipastikan pula manusia akan hidup dalam kegelapan karena tidak adanya sumber penerangan utama di bumi. Selain itu, masih banyak sumber energi lainnya yang bisa dimanfaatkan manusia.

Apa Itu Energi?

Energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan (usaha). Energi pada dasarnya sudah tersedia di alam, segala sesuatu yang tersedia di alam dan mengandung energi disebut sumber energi.

Dalam hal ini, menurut Soetyono Iskandar dan Djuanda (2017) dalam Konversi Energi, energi bersifat abstrak dan sukar dibuktikan namun dapat dirasakan keberadaannya.

Seperti dijelaskan di atas, bentuk energi bermacam-macam dan dapat dimanfaatkan sesuai jenisnya. Berikut adalah pemaparan bentuk-bentuk energi berdasarkan buku Energi dan Perubahannya oleh Kandi dan Yamin Winduono (2012).

Bentuk-Bentuk Energi Beserta Rumusnya

1. Energi kinetik

Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak, misalnya orang yang sedang berlari atau sepeda yang dikayu. Besar kecilnya energi kinetik suatu benda bergantung kepada massa dan kelajuan benda tersebut. Rumus perhitungan energi ini sebagai berikut.

EK = 1/2 mv² atau EK = 0,5 mv²

Keterangan:

Ek = energi kinetik (joule)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

Contoh sumber energi kinetik aadalah Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), seseorang yang mengayuh sepeda, berjalan, dan berlari, hingga gerakan kincir angin.

2. Energi potensial

Energi potensial (EP) merupakan energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya atau kondisinya. Sumber energi potensial memiliki beberapa bentuk di antaranya sebagai berikut.

a. energi potensial gravitasi, energi ini dipengaruhi adanya gaya gravitasi. Misalnya terjadi pada seseorang yang melempar bola yang menyebabkan bola memiliki energi kinetik. Akan tetapi, setelah meninggalkan tangan, hanya gaya gravitasi bumi yang bekerja pada bola tersebut.

Contoh energi potensial gravitasi adalah gaya tarik gravitasi antara bola dan bumi merupakan interaksi gaya antara anggota sistem, maka energi yang tersimpan dalam sistem disebut energi potensial gravitasi.

Rumus perhitungan energi ini sebagai berikut.

EP= mgh

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = ketinggian benda (m)

b. energi potensial elastis, energi ini dimiliki oleh benda-benda elastis, seperti karet, bola karet, pegas, dan lain-lain. Misalkan sistem terdiri dari tali busur, anak panah, bumi.

Contohnya pada gerak menarik anak panah pada tali busur. Energi itu disebut energi potensial elastis atau pegas, namun ketika dilepaskan energi berubah menjadi kinetik.

Berikut adalah rumus perhitungan energi potensial elastis:

Us = (1/2) * k * x^2

Us= energi potensial elastisitas (dalam joule, J)

k= konstanta pegas (dalam newton per meter, N/m)

x= perubahan panjang atau deformasi pegas dari posisi keseimbangan (dalam meter, m)

Setelah melihat penjelasan di atas, tentu aja energi kinetik dan potensial berbeda, meski demikian masih ada yang belum mengetahui apa perbedaan antara energi potensial dan energi kinetik.

Perbedaan mendasar dari dua energi ini, yaitu energi kinetik dapat berubah ketika kecepatan benda berubah, sedangkan energi potensial dapat berubah ketika posisi atau ketinggian benda berubah.

3. Energi mekanik

Energi mekanik adalah gabungan antara energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Besarnya energi mekanik yang dimiliki oleh suatu benda pada setiap perubahan posisi selalu tetap. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum kekekalan energi mekanik.

Dapat juga berarti jika pada suatu posisi energi potensial yang dimiliki benda maksimal, maka pada posisi tersebut energi kinetiknya minimal. Sebaliknya jika pada saat posisi energi kinetik maksimal, maka energi potensialnya minimal.

Rumus sumber energi ini adalah EM = EK + EP

Keterangan

EM = Energi mekanik benda (J)

EK = Energi kinetik benda (J)

EP = Energi potensial benda (J)

Beberapa contoh sumber energi mekanik, antara lain ketika melompat, bermain ayunan, bermain gitar, dan memukul bola.

4. Energi termal

Energi termal didefinisikan sebagai jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh atom-atom dan molekul-molekul yang membentuk zat. Menurut teori kinetik-molekul, benda panas memiliki energi yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang dingin.

Contoh energi termal di antaranya saat memasak air di kompor dari air dingin menjadi air panas, kemudian menyetrika pakaian.

Rumus energi termal ada 2:

1. Kalor, Q, yang diperlukan untuk meleburkan sebuah padatan dengan massa m dapat dihitung menggunakan:

Q = mHf

di mana:

Q = kalor yang diperlukan

m = massa yang dileburkan

Hf = Kalor lebur, indeks f menyatakan fusion (lebur)

Sedangkan kalor yang diperlukan untuk menguapkan cairan dengan massa m dihitung menggunakan rumus berikut ini:

Q = mHv

di mana:

Q = kalor yang diperlukan

m = massa yang diuapkan

Hv = Kalor uap, indeks v menyatakan vapour (uap air)

5. Energi listrik

Energi listrik merupakan energi yang ditimbulkan oleh benda yang bermuatan listrik. Muatan listrik yang diam (statis) menimbulkan energi potensial listrik, sedangkan muatan listrik yang bergerak (dinamis) menimbulkan arus listrik dan energi magnet.

Secara matematis energi potensial listrik dirumuskan sebagai berikut.

Ep = qV

keterangan

q = muatan listrik (coulomb)

V = potensial listrik (volt)

Ep = energi potensial listrik (joule)

Selain itu, diketahui juga energi listrik dalam rangkaian yang didapati dari energi kimia yang berasal dari baterai diubah menjadi energi dalam sehingga suhu konduktor meningkat.

Contohnya baterai untuk menghidupkan alat elektronik seperti remote TV, remote AC, kipas angin, dan mainan.