Pada artikel sebelumnya kamu diperkenalkan dengan macam-macam jenis energi. Masih ingat? Nah, pada kesempatan ini kita kembali mengenal ragam jenis energi, tetapi dengan nama-nama baru tentunya. Ya, artikel Mengenal Jenis Energi dan Contoh Soal Energi part II ini merupakan lanjutan dari pembahasan kita yang telah lalu. Oke, langsung saja simak pembahasan berikut ini.

Macam-Macam Energi dan Contoh Soal Energi Part II Lengkap dengan Pembahasannya

Energi Listrik

Energi listrik adalah suatu energi yang mengandalkan arus listrik (muatan listrik yang bergerak) sebagai sumbernya. Hal yang menarik adalah energi listrik dapat diubah menjadi berbagai macam energi lain, seperti kalor, cahaya, gerak dan lain sebagainya.
Secara matematis, energi listrik memiliki persamaan berikut. Dari rumus ini dapat diketahui elemen-elemen apa saja yang mempengaruhi besar kecilnya energi listrik.

Rumus

Penjelasannya sebagai berikut.

W = Energi listrik (satuan Joule)

Q = muatan listrik (satuan C)

V = beda potensial (satuan V)

P = daya listrik

I = kuat arus listrik (satuan A)

Contoh Soal Energi Part II – Listrik

Sebuah alat memasak elektrik memiliki tegangan listrik sebesar 12 V. Jika arus yang mengalir adalah 2 A maka berapakah energi listrik yang dibutuhkan dalam jangka waktu 10 menit?

Pembahasan Contoh Soal Energi Part II – Listrik

Pertanyaan di atas dapat kamu jawab menggunakan persamaan berikut.

W = VIT

Tetapi, sebelumnya tuliskan dulu elemen dan nilai yang tertera pada soal.

V = 12 V

I = 2 A

T = 10 menit —> ubah dalam bentuk sekon menjadi 10 x 60 = 600 s

Selanjutnya, masukkan nilai tersebut ke dalam rumus.

W = VIT

W = 12 . 2 . 600

Maka hasilnya, W = 14400 Joule

Jadi, energi listrik yang dibutuhkan dalam jangka waktu 10 menit adalah 14.400 Joule.

Untuk contoh soal lainnya kamu bisa mengklik Pengertian dan Contoh Energi Listrik.

Energi Kalor

Energi kalor merupakan panas yang berpindah dari suatu benda / obyek yang suhunya lebih tinggi ke benda/obyek yang suhunya lebih rendah. Satuan internasionalnya adalah Joule. Tetapi, tak jarang energi kalor disandingkan dengan satuan lainnya, yakni kalori (kal). Adapun, nilai 1 kalori sama dengan 4,2 Joule, sementara nilai 1 Joule = 0,24 kalori. Berikut adalah rumus energi kalor.

Rumus

Penjelasannya sebagai berikut.

Q = energi kalor (satuan Joule)

m = massa (satuan kg)

c = kalor jenis (satuan J/kg°C)

Δt = perubahan suhu (satuan C)

Contoh Soal Energi Part II – Kalor

Dalam wadah terdapat air dengan massa 2 kg. Pada mulanya suhu air adalah 23° C, kemudian menjadi 100° C karena pemanasan. Jika kalor jenis air 1000 J/kg°C, maka berapakah energi kalor yang bekerja pada air tersebut?

Pembahasan Contoh Soal Energi Part II – Kalor

Untuk menjawab soal di atas maka kamu bisa menggunakan rumus berikut.

Q = mcΔt

Sebelumnya dalam soal sudah ada informasi beberapa unsur, yakni:

m = 2 kg

T1 = 23° C dan T2 = 100° C, maka deltat atau perubahan suhunya adalah T2 – T1 = 100 – 23 = 77° C

c = 1000

Selanjutnya, masukkan nilai-nilai tersebut ke dalam rumus.

Q = 2 . 1000 . 77

Q = 154.000 J

Jadi, energi kalor yang bekerja pada air tersebut adalah 154.000 Joule atau 154 kJ. Untuk contoh soal lainnya, kamu bisa mengklik tautan ini.

Energi Kinetik Gas Ideal (Ek) dan Energi Dalam Gas Ideal (U)

Kedua energi ini saling berkaitan satu sama lain. Energi kinetik gas ideal menghitung energi untuk satu partikel atau N partikel, sementara energi dalam gas ideal menghitung seluruh energi kinetik partikel tersebut.

Beberapa elemen yang mempengaruhi besar kecilnya energi ini adalah suhu, jumlah partikel dan jumlah mol gas. Adapun, energi kinetik gas ideal sendiri dipicu oleh pergerakan partikel gas di dalam suatu ruangan tertutup.

Kamu mungkin ingat bahwa gas selalu bergerak dengan kecepatan tertentu. Nah, kecepatan inilah yang kemudian berpengaruh terhadap energi kinetik gas. Tetapi, hubungan kecepatan dan energi kinetik gas tidak dibahas disini ya.

Adapun, rumus energi kinetik gas adalah sebagai berikut.

Rumus

1. Persamaan energi kinetik gas

2. Persamaan Ek dan energi dalam untuk gas monoatomik (He, Ne, Ar)

3. Persamaan Ek dan energi dalam untuk gas diatomik (O2, N2, H2) pada suhu rendah (lebih kurang 300 Kelvin)

4. Persamaan Ek dan energi dalam gas ideal pada suhu sedang (lebih kurang 500 Kelvin)

5. Persamaan Ek dan energi dalam gas ideal pada suhu tinggi (lebih kurang 1.000 Kelvin)

Contoh Soal Energi Part II – Energi Kinetik Gas (Ek)

Gas ideal berada dalam sebuah wadah tertutup. Pada mulanya, tekanan gas adalah P dan volumenya V. Kemudian, tekanan gas naik menjadi 4x tekanan awal, tetapi volumenya tetap. Maka berapakah perbandingan energi kinetik gas pada saat awal dan akhir?

Pembahasan Contoh Soal Energi Part II – Energi Kinetik Gas (Ek)

Seperti yang tertera di soal bahwa:

P1 = P

P2 = 4xP

V1 = V

V2 = V

Maka, kamu bisa ikuti langkah berikut untuk mengerjakan soal ini.

Ek1 = 3PV / 2N

Ek2 = 3(4P)V / 2N = 6PV / N

Jadi,

Ek1 : Ek2 = (3PV / 2N) : (6PV / N)

Coret P, V, N sehingga:

Ek1 : Ek2 = 3/2 : 6

Ek1 : Ek2 = 3 : 12 => bila disederhanakan menjadi 1 : 4

Jadi, perbandingan energi kinetik gas pada saat awal dan akhir adalah 1:4.  Untuk contoh soal lainnya, klik disini.

Energi Cahaya (Foton)

Selain energi dalam gas, ada pula energi cahaya atau foton.  Energi ini memiliki satuan Joule atau elektronVolt (eV). Hal yang perlu diingat adalah kamu perlu mencatat konstanta planck karena elemen ini sering digunakan pada saat proses perhitungan dan pemecahan masalah yang berkaitan dengan foton. Lalu, seperti apa rumus energi cahaya? Simak di bawah!

Rumus

Penjelasannya sebagai berikut.

E = energi foton (satuan Joule atau elektronVolt atau eV)

h = konstanta planck 4,135667662(25) . 10^-15

f = frekuensi foton

λ = panjang gelombang

Catat juga nilai konstanta fisik berikut ini.

Kecepatan cahaya (c)= 299.792.458 m/s

Contoh Soal Energi Part II – Cahaya (Foton)

Jika terdapat sinar dengan panjang gelombang 6600 . 10^-10, sementara kecepatan cahaya adalah 3 x 10^8, maka berapakah kuanta energinya? (konstanta planck 6,6 . 10^-34 Js)

Pembahasan Contoh Soal Energi Part II – Cahaya (Foton)

Sebelum menjawab soal ini, baiknya tulis dulu unsur-unsur yang terdapat pada soal seperti berikut.

h = 6,6 . 10^-34 Js

λ = 6600 . 10^-10

c = 3 . 10^8

Selanjutnya, kamu bisa gunakan rumus berikut.

E = c . h / λ

Masukkan nilainya sehingga:

E = (3 . 10^8) (6,6 . 10^-34) / (6600 . 10^-10)

E = 19,8 . 10^-26 / 6600 . 10^-10

Hitung secara teliti maka hasilnya:

E = 0,003 . 10^-16

Jadi, E = 3 . 10^-19 J

Ingin berlatih soal lainnya? Kamu bisa mampir ke artikel Contoh Soal Energi Foton.

Energi Gelombang Elektromagnetik

Seperti namanya, energi ini adalah energi yang berhubungan erat dengan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik sendiri merupakan gelombang yang bisa merambat walaupun tidak ada medium (perantara).

Gelombang ini dimanfaatkan untuk gelombang radio, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar X hingga sinar ultraviolet. Berikut adalah rumus untuk menghitung energi gelombang elektromagnetik.

Rumus

Penjelasannya sebagai berikut.

Em = amplitudo (simpangan terjauh) medan listrik

Bm = amplitudo (simpangan terjauh) medan magnet

k = tetapan angka (kons) gelombang

ω = frekuensi sudut

Contoh Soal Energi Part II – Gelombang Elektromagnetik

Seberkas laser karbon dioksida memancarkan gelombang elektromagnetik sinusoidal yang berjalan dalam ruang hampa dalam arah x negatif. Jika panjang gelombang adalah 10,6 x 10^-6 m, kemudian medan E paralel dengan sumbu z dengan besar maksimum 1,5 MV/m, maka bagaimanakah persamaan vektor untuk E dan B sebagai fungsi dari waktu dan posisi?

Pembahasan Contoh Soal Energi Part II – Gelombang Elektromagnetik

Sebelumnya, tuliskan dulu elemen-elemen yang diketahui seperti berikut ini.

panjang gelombang (λ) = 10,6 . 10^-6 m

Emaks = 1,5 x 10^6 V/m

arah rambat = x negatif lalu E paralel sumbu z, sementara:

E(x, t) = Em . k sin(omegat – kx)

B(x, t) = Bm . j sin(omegat – kx)

Langkah 1

Em = cBm

Bm = Em / c

Bm = (1,5 x 10^6 V/m) / (3 x 10^8) = 0,5 x 10^-2 = 5 x 10^-3 T

Langkah 2

k = 2π rad / 10,6 . 10^-6 m

k = 5,93 x 10^5 rad/m

Langkah 3

ω = ck

ω = (3 x 10^8) . (5,93 x 10^5) = 1,78 x 10^14 rad/s

Langkah 4

Dari perhitungan di atas maka kamu memperoleh:

E(x, t) = 1,5 x 10^6 k sin [(1,78 x 10^14)t – (5,93 x 10^5)x] 

B(x,t) = 5 x 10^-3  j sin [(1,78 x 10^14)t – (5,93 x 10^5)x]

Energi Magnetik

Energi magnetik merupakan energi yang terkandung dalam medan magnetik, misal solenoida. Simbolnya adalah W, sementar satuannya adalah Joule.

Sekurangnya terdapat 2  hal yang mempengaruhi besar energi ini diantaranya induktansi kumparan dan kuat arus yang mengalir dalam kumparan. Agar lebih jelas maka kamu bisa menyimak rumus energi magnetik yang tertera di bawah ini. Berikut rumusnya.

Rumus

Penjelasannya sebagai berikut.

W = energi yang tersimpan dalam kumparan (satuan Joule)

L = induktansi diri kumparan (satuan H)

I = kuat arus yang mengalir dalam kumparan (satuan A)

Contoh Soal Energi Part II – Energi Magnetik

Jika sebuah solenoide memiliki 200 lilitan dan menghasilkan fluks magnetik 3,5 . 10^-4 Wb dalam tiap lilitannya pada saat dilalui arus tetap 1,65 A, maka berapakah energi dalam bentuk medan magnetik yang tersimpan di dalamnya?

Pembahasan Contoh Soal Energi Part II – Energi Magnetik

Seperti yang tertera di soal, bahwa:

N = 200 lilitan

I = 1,65 A

Φ = 3,5 x 10^-4 Wb

Untuk menghitung energi dalam bentuk medan magnetik yang tersimpan dalam solenoide, maka kamu bisa menggunakan langkah berikut.

L = N . Φ/I

Masukkan nilainya maka:

L = 200 . (3,5 x 10^-4) / 1,65

L = 7 / 165 H

Setelah memperoleh nilai L, maka kamu bisa melanjutkan ke rumus berikut.

W = ½ LI^2

Masukkan nilainya maka:

W = (½) (7/165) (1,65^2)

Hitung secara teliti maka hasilnya:

W = 0,05775 J

Energi Bunyi

Secara sederhana, energi bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh sumber bunyi. Kamu dapat menjumpai energi ini dengan mudah, salah satunya pada saat kamu mendengar suara klakson kereta api yang semakin keras pada saat kereta mendekat. Sementara, suara tersebut semakin melemah pada saat kereta menjauh.

Contoh lainnya pada saat kamu berdiskusi dengan teman. Jika kamu dan temanmu saling berdekatan maka suara / ucapan terdengar lebih jelas, ketimbang pada saat kamu dan teman berjauhan.

Rumus

Penjelasannya sebagai berikut.

W = Energi bunyi dalam sebuah volume (satuan Joule)

Wp = kerapatan energi potensial

Wk = kerapatan energi kinetik

p = tekanan bunyi (satuan Pa)

v = kecepatan partikel

ρo = densitas medium tanpa adanya suara

ρ = kerapatan medium

c = kecepatan suara (satuan m/s)

E = Energi gelombang bunyi (satuan Joule)

k = konstanta

A = amplitudo (satuan m)

m = massa (satuan kg)

ω = frekuensi sudut (rad/s)

f = frekuensi (satuan Hz)

Contoh Soal Energi Part II – Bunyi

Dalam daftar berikut, manakah yang tidak memengaruhi besar kecilnya energi gelombang bunyi?

a) amplitudo

b) massa

c) frekuensi

d) kerapatan energi mekanik

Pembahasan Contoh Soal Energi Part II – Bunyi

Jawabannya adalah kerapatan energi mekanik, karena amplitudo, massa dan frekuensi termasuk dalam elemen pembangun rumus energi gelombang bunyi.

Sekian pembahasan mengenai berbagai jenis energi. Tak hanya mengenal macam-macam energi, kamu juga telah mengasah kemampuan dengan mengerjakan contoh soal energi. Rajinlah mampir ke Hargabelanja.com karena ada banyak bahasan menarik lainnya yang sayang untuk dilewatkan.