Dokumen tersebut membahas tentang definisi energi dan berbagai jenis energi seperti energi mekanik, panas, kimia, listrik, dan nuklir. Dokumen juga menjelaskan hukum kekekalan energi, konsep usaha dan daya, serta contoh-contoh soal terkait energi dan usaha.

1. ENERGI & USAHA 2012
A. Pengertian Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau aktifitas .
Simbol :E
Satuan : MKS (SI) : Joule (J)
: CGS : Erg
Kesetaraan antara satuan energi Joule dengan Erg :
1 Joule = 107 Erg
1 Erg = 10-7 J
Macam-macam bentuk energi
Berdasarkan asalnya, energi dapat berupa :
 Energi Mekanik, yang terdiri dari Energi Kinetik dan Potensial
 Energi Panas ( Kalor )
 Energi Bunyi
 Energi Kimia
 Energi Listrik
 Energi Cahaya
 Energi Nuklir, dan sebagainya
Sumber-sumber energi, antara lain :
 Energi matahari
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 1

2. ENERGI & USAHA 2012
 Energi Angin
 Energi Air
 Energi Panas Bumi
 Energi Pasang Surut
 Energi Biogas
 Energi Nuklir
B. Hukum Kekekalan Energi
Bunyinya :
“ Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang
lain.”
Jadi energi bersifat kekal. Manusia hanya dapat menciptakan alat yang dapat berubah bentuk energi yang satu ke
bentuk energi yang lainnya, yang disebut konversi energi.
Misalnya :
 Setrika Listrik : energi listrik menjadi energi panas
 Lampu : energi listrik menjadi energi cahaya
 Mobil : energi kimia menjadi energi mekanik
 Lampu senter : energi kimia menjadi energi cahaya
 Radio : energi listrik/kimia menjadi energi bunyi, dsb.
C. Energi Mekanik
Energi Mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh benda.
Simbol : EM
Satuan : Joule
Persamaan : EM = EK + EP
Energi Kinetik
Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda akibat geraknya.
Mis : Mobil yang sedang melaju
Kuda sedang berlari, dsb.
m
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 2

3. ENERGI & USAHA 2012
V (mempunyai Energi Kinetik)
Simbol : EK
Satuan :J
Persamaan :
1
EK  m.V 2
2
Keterangan :
m = massa benda (kg)
V = kecepatan gerak benda (m/s)
EK = energi kinetik benda (J)
Contoh Soal
Sebuah mobil kijang Innova yang massanya 2 ton, melaju di jalan tol dengan kecepatan tetap 90 km/jam. Tentukan
besar energi kinetik yang dimiliki oleh mobil tersebut!
Diket : m = 2 ton = 2.000 kg
V = 90 km/jam = 25 m/s
Ditanya : EK
Jawab :
LATIHAN SOAL
1. Sebuah benda yang massanya 4 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Berapakah besar energi kinetik benda
tersebut?
2. Seekor siput bermassa 20 gram merambat dengan kelajuan tetap 5 cm/s. Berapa energi kinetik siput itu?
(nyatakan dalam Erg dan mJ)
3. Sebuah benda yang bergerak dengan kelajuan tetap 36 km/jam mempunyai energi kinetik sebesar 2,5 kJ.
Tentukan besar massa benda tersebut!
4. Berapakah besar kecepatan yang harus dimiliki oleh suatu benda bermassa 20 gram, agar energi kinetiknya
16.000 Erg?
5. Sebuah mobil yang massanya 1,8 ton melaju di jalan raya dengan kecepatan rata-rata 108 km/jam. Berapakah
energi kinetik mobil tersebut?
6. Sebuah sepeda melaju di jalan raya dengan energi kinetik 750 Joule. Jika massa sepeda berikut pengendaranya
60 kg, tentukan kelajuan sepeda tersebut!
Energi Potensial
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 3

4. ENERGI & USAHA 2012
Energi Potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda akibat kedudukannya atau ketinggiannya dari permukaan
bumi.
Mis : Buah mangga sedang jatuh
Mobil yang sedang menuruni bukit, dsb.
m
h
Simbol : EP
Satuan :J
Persamaan :
EP  m.g.h
Keterangan :
m = massa benda (kg)
h =ketinggian benda dari permukaan bumi (m)
EP = energi potensial benda (J)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
g = 9,8 m/s2  10 m/s2
LATIHAN SOAL
1. Suatu benga yang massanya 2,5 kg berada pada ketinggian 20 meter. Tentukan besar energi potensialnya!
2. Energi potensial gravitasi sebuah benda yang terletak pada ketinggian 15 meter di atas tanah sebesar 1.050
Joule. Berapakah massa benda tersebut?
3. Ubay bermassa 30 kg memanjat pohon yang tingginya 10 meter, sedangkan Udin yang bermassa 15 kg berada
digedung yang tingginya 8 meter. Berapakah perbandingan energi potensial Ubay dengan Udin?
4. Energi potensial gravitasi benda yang bermassa 25 gram sebesar 25.000 Erg. Tentukan ketinggian benda tersebut
dari permukaan tanah!
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 4

5. ENERGI & USAHA 2012
5. Sebuah kelereng yang massanya 50 gram dilempar vertikal ke atas dengan energi mekanik sebesar 2 Joule.
Berapakah ketinggian maksimum yang dapat dicapai oleh kelereng tersebut?
Energi Mekanik
Energi Mekanik adalah jumlah energi yang dimiliki oleh benda akibat kecepatan gerakannya maupun
kedudukannya.
Mis : Bola yang melayang di udara karena ditendang
Mobil sedang menuruni bukit, dsb.
Simbol : EM
Satuan :J
Persamaan :
EM = EK + EP
EM = ½. m. V2 + m.g. h
Keterangan :
m = massa benda (kg)
h =ketinggian benda dari permukaan bumi (m)
V = kecepatan gerak benda (m/s)
EP = energi potensial benda (J)
EK = energi kinetik benda (J)
EM = energi mekanik benda (J)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
2 2
g = 9,8 m/s  10 m/s
LATIHAN SOAL
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 5

6. ENERGI & USAHA 2012
1. Sebuah bola yang massanya 2 kg dilemparkan vertikal ke atas. Ketika mencapai ketinggian 5 meter dari
permukaan tanah, kecepatannya 4 m/s. Tentukan besar energi mekanik benda tersebut!
2. Sebongkah batu yang massanya 3 kg dilemparkan vertikal ke atas. Ketika mencapai ketinggian 15 meter dari
permukaan tanah, kecepatannya 20 m/s. Tentukan besar energi mekanik benda tersebut!
3. Sebuah benda energi mekaniknya 2.500 Joule. Ketika dilempar ke atas, pada ketinggian tertentu, energi
potensialnya 2.000 Joule. Bila massa benda 10 kg, tentukan :
a. Energi kinetik benda pada ketinggian tersebut
b. Kecepatan gerak benda pada ketinggian tersebut
4. Dari keadaan diam, sebuah balok meluncur pada bidang miring licin seperti ditunjukkan pada gambar di bawah
ini. Jika massa balok 2 kg dan g = 10 m/s2, berapakah besarnya :
A a. Energi potensial di titik A, B, dan C?
b. Energi kinetik di titik A, B, dan C?
2m B
1m C
5. Sebuah bola massanya 0,25 kg diikat dengan benang
kemudian ditarik kesamping, seperti gambar. Bila panjang
benang 50 cm, dan g = 10 m/s2, tentukan :
a. Energi potensial dan kinetik bola di titik A.
b. Energi potensial dan kinetik bola di titik A.
c. Energi mekanik benda
Pengertian Usaha
Usaha adalah hasil perkalian antara besarnya gaya yang bekeraja pada benda dengan jarak perpindahan
yang searah dengan gaya tersebut.
Simbol :W
Satuan : MKS (SI) : Joule (J)
: CGS : Erg
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 6

7. ENERGI & USAHA 2012
1 Joule = 107 Erg
1 Erg = 10-7 J
F F
s
Persamaan :
W = F. s Usaha oleh satu gaya
W = F. s Usaha oleh beberapa gaya
Keterangan :
s = jarak perpindahan benda (m)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
W = usaha yang dilakukan gaya (J)
LATIHAN SOAL
1. Seorang anak mendorong meja dengan gaya 50 Newton, sehingga meja bergeser sejauh 4 meter. Berapa besar
usaha yang telah dilakukan oleh anak tersebut?
2. Untuk memindahkan sebuah benda sejauh 15 cm, ternyata memerlukan usaha 750 Erg. Tentukan besar gaya yang
diperlukan untuk keperluan tersebut!
3. Dua orang anak mendorong meja. Anak pertama mendorong ke arah timur dengan gaya 100 N, sedangkan anak
kedua mendorong ke arah barat dengan gaya 60 N. Bila meja berpindah sejauh 8 meter, berapakah besar usaha
yang dialami oleh meja itu?
4. Perhatikan gambar di bawah!
15 N 25 N
40 N 60 N
Bila benda bergeser sejauh 6 meter, berapakah besar usaha yang dialami benda tersebut?
5. Sebuah benda dipengaruhi oleh dua gaya, F1 = 20 N ke kanan dan F2 = 5 N ke kiri. Ternyata benda berpindah sejauh
4 meter ke kanan. Tentukan :
a. Usaha oleh masing-masing gaya
b. Usaha total yang dialami oleh benda
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 7

8. ENERGI & USAHA 2012
Daya (Power)
Daya adalah besarnya usaha setiap satuan waktu.
Simbol :P
Satuan : Watt (W) SI
: kW
: HP = PK = Daya Kuda = 746 Watt
Persamaan :
W Joule
P  Watt Joule = Watt.sekon
t sekon
F .s
P  P  F .v
t
Keterangan :
W = usaha yang dilakukan (J)
t = waktu yang diperlukan (s)
P = daya (W)
F = gaya yang bekerja (N)
v = kecepatan gerak benda (m/s)
LATIHAN SOAL
1. Sebuah pesawat mampu melakukan usaha 18 kJ dalam waktu 5 menit. Tentukan daya pesawat tersebut!
2. Berapa energi yang dihasilkan oleh suatu mesin yang berdaya 250 Watt selama 2 jam?
3. Lengkapilah tabel berikut ini :
Gaya Perpindahan Usaha Waktu Daya
(N) (m) (J) (s) (Watt)
3 1 2
40 2 100
6 720 50
10 400 500
4. Spiderman memiliki massa 66 kg mampu memanjat dinding yang tingginya 40 meter dalam waktu 3 sekon. (g =
10 m/s2). Berapakah daya spiderman tersebut?
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 8

9. ENERGI & USAHA 2012
5. Berapa energi yang diserap oleh sebuah mesin AC yang berdaya 2 PK selama 5 jam?
6. Sebuah mesin perahu motor memiliki daya 4 kW dan gaya dorong 450 N bergerak dengan kelajuan tetap.
Berapakah jarak yang ditempuh perahu motor tersebut selama 16 sekon?
7. Mesin sepeda sebuah motor memilki gaya dorong 400 N dan bergerak dengan kelajuan 72 km/jam. Berapakah
daya mesin sepeda motor itu?
Pesawat Sederhana
Pesawat sederhana adalah alat yang digunakan untuk memudahkan melakukan usaha, tetapi tidak ikut
memperbesar nilai usaha.
Mis : gunting, pacul, catut, katrol, bidang miring, dsb.
Pengungkit (Tuas)
Batu besar Pengungkit
Cara kerja Pengungkit :
L
LB O LK
F
WB
Karena tuas bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan, maka berlaku :
WB . LB = F . LK
WB LK
mb . LB = mK . LK e= 
F LB
Keterangan :
WB = berat beban (N)
F = gaya kuasa (N)
mb = massa beban (kg)
mK = massa kuasa (kg)
L = panjang tuas (m)
O = titik tumpuh
LB = lengan beban (m)
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 9

10. ENERGI & USAHA 2012
LK = lengan kuasa (m)
E = keuntungan mekanik
LATIHAN SOAL
1. Sebuah tuas digunakan untuk mengangkat benda yang beratnya 100 N. Bila benda ditempatkan 0,5 m dari
titik tumpuh dan gaya kuasanya berjarak 2,5 m dari titik tumpuh. Tentukan besar gaya minimal yang
diperlukannya dan keuntungan mekaniknya!
2. Sebuah pengingkit digunakan untuk memindahkan sebongkah batu yang beratnya 1.500 N. Bila batu
ditempatkan 10 cm dari titik tumpuh dan gaya kuasanya berjarak 1,0 m dari titik tumpuh. Tentukan besar
gaya minimal yang diperlukannya dan keuntungan mekaniknya!
3. Benda yang beratnya 500 N hendak diangkat dengan menggunakan tuas yang panjangnya 5 meter. Bila
kuasa yang dapat diberikan hanya sebesar 125 N, tentukan letak titik tumpuhnya!
4.
25 cm 60 cm
300 kg x kg
Tentukan nilai x!
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 10

11. ENERGI & USAHA 2012
Katrol
Katrol adalah pesawat sederhana yang berupa lingkaran dan dapat berputar pada porosnya.
Cara menggunakan katrol :
 Katrol Tunggal Tetap
F=W Tidak mempunyai keuntungan mekanik, hanya
keuntungan arah saja.
F e=1
W
 Katrol Tunggal Bergerak
Keuntungan mekaniknya sebesar 2 kali
F = ½. W
F e=2
W
 Katrol Majemuk
Terdiri dari lebih 2 katrol dalam satu sistem.
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 11

12. ENERGI & USAHA 2012
Keuntungan mekaniknya dapat diperoleh dengan rumus :
e = n -1 n = jumlah tali sejajar yang dapat ditarik dari sistem
katrol majemuk
Bidang Miring
S
m h
W
Berlaku :
h h
F  W .  F  m.g. 
S S
W S
e 
F h
Keterangan :
h = tinggi bidang miring (m)
S = panjang bidang miring (m)
W = berat beban (N)
F = gaya kuasa yang diperlukan (N)
m = massa beban (kg)
e = keuntungan mekanik
g = percepatan gravitasi bumi ( g= 10 m/s2 )
LATIHAN SOAL
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 12

13. ENERGI & USAHA 2012
1. Sebuah benda yang massanya 200 kg hendak dinaikkan ke bak truk setinggi 1,5 meter menggunakan papan
yang panjangnya 5 meter. Tentukan gaya kuasa yang diperlukan serta keuntungan mekanisnya!
2. Untuk menaikkan benda setinggi 3 m menggunakan bidang miring yang panjangnya 12 m. Bila gaya kuasa
yang diperlukan 250 N, berapakah berat benda tersebut?
3. Benda yang massanya 40 kg dinaikkan setinggi 2 meter menggunakan bidang miring. Ternyata gaya kuasa
yang diperlukan sebesar 200 N. berapakah panjang bidang miring yang digunakan?
4. Sebuah drum oli yang massanya 600 kg hendak dinaikkan ke bak truk setinggi 1,0 meter menggunakan
papan yang panjangnya 3 meter. Tentukan gaya kuasa yang diperlukan serta keuntungan mekanisnya!
5. Jika perbandingan antara panjang lintasan dengan ketinggian pada suatu bidang miring sebesar 8 : 3,
tentukan perbandingan antara gaya yang diperlukan untuk menaikkan benda dengan berat benda tersebut?
Drs. Agus Purnomo
NIP. 132 146 445
Materi Fisika ini saya dedikasikan untuk kedua putra tercinta :
HABIB MUSA ISLAMY AFGHANIE
RIFA’ATUS SHOLICHAH AULIA KHOIRUNNISSA NAJWA PALESTINE
KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN, DISUSUN OLEH DRS. AGUS PURNOMO 13