Energi dan
Penggunaannya
S
et iap hari kalian m em balut t ubuh dengan pakaian. Pakaian berguna m enut upi bagian t ubuh yang t erm asuk aurat . Pakaian j uga m elindungi t ubuh dari debu dan kot oran. Pakaian bersih t ent unya lebih nyam an digunakan daripada pakaian kot or. Agar senant iasa bersih, pakaian m est i raj in dicuci. Set elah it u, pakaian dikeringkan di bawah t erik m at ahari. Mengapa m at ahari dapat m em bant u m engeringkan pakaian? Energi apakah yang dihasilkan m at ahari? Bahasan bab ini akan m enj elaskan perist iwa t ersebut .9
112 I lm u Penget ahuan Alam Kelas I V Energi Panas
Energi Bunyi Energi Gerak Energi Alt ernat if Sum ber Energi
Kata kunci
Di alam ini t erdapat berbagai m acam energi. Di kelas I I I , kalian pernah m em pelaj ari m acam energi, sum ber energi, dan pengaruhnya. Masih ingat kah kalian t ent ang energi panas dan bunyi? Dalam kehidupan sehari- hari, kit a sering m em anfaat kan energi panas dan bunyi. Kegiat an m enj em ur pakaian m erupakan cont oh pem anfaat an energi panas. Bagaim ana dengan energi bunyi? Apa saj a penggunaannya? Kedua m acam energi t ersebut akan dij elaskan lebih lanj ut dalam bab ini. Nah, cerm at i t erlebih dahulu pet a m at eri berikut . Energi Sum ber Energi Alt ernat if Energi Panas Energi Bunyi Energi Gerak Perubahan Energi Bunyi
Penerapan Energi Gerak ( roket , baling- baling, pesawat , dan parasut )
Pet a m at eri di at as m enggam barkan m at eri pada bab ini. Bab ini akan m enj elaskan energi panas dan bunyi, sert a sum ber energi alt ernat if. Bab ini j uga m enerangkan penerapan energi gerak dengan m odel.
A. En e r gi Pa n a s
Ada banyak bent uk energi di sekit ar kit a. Panas at au kalor m erupakan bent uk energi yang m udah dit em ui. Sebab, di sekit ar kit a banyak t erdapat sum ber energi panas. Apakah yang dim aksud dengan energi panas? Apa saj a sum ber energi panas yang ada di sekit ar kit a? Sim aklah uraian berikut agar kalian m enem ukan j awabannya.
1 . Su m be r En e r gi Pa n a s
Sum ber energi panas adalah sem ua benda yang m enghasilkan panas. Sum ber energi panas t erbesar yang ada di alam adalah m at ahari. Energi panas m at ahari begit u besar m anfaat nya bagi m akhluk hidup. Salah sat u m anfaat nya dapat kalian rasakan ket ika m enj em ur pakaian. Adanya energi
114 I lm u Penget ahuan Alam Kelas I V
2 . Pe r pin da h a n Pa n a s
Apa yang kalian rasakan ket ika berdiri di bawah t erik m at ahari? Tubuh kalian t ent unya m erasa kepanasan. Padahal, m at ahari let aknya j auh sekali dari bum i. Mengapa dem ikian? Energi panas m em punyai sifat dapat berpindah t em pat . Ket ika berdiri di bawah t erik m at ahari, t erj adi perpindahan panas dari m at ahari ke t ubuh.
Panas berpindah dari suat u benda ke benda lain. Perpindahan panas t erj adi j ika suhu kedua benda t ersebut berlainan. Energi panas berpindah dari benda bersuhu t inggi ( panas) ke benda bersuhu rendah ( dingin) . Perpindahan ini berlangsung t erus- m enerus hingga suhu kedua benda sam a. Perpindahan energi panas dapat t erj adi secara radiasi, konveksi, dan konduksi. I ngin lebih j elas? Nah, lakukanlah percobaan pada rubrik Laborat oria berikut .
M e n ye lidik i Pe r pin da h a n Pa n a s A. Ala t
- Gelas beker - Kaki t iga - Sendok logam - Lam pu spirit us - Korek api - Term om et er
B. Ba h a n
- Air
- Serbuk pensil - Lilin
C. Ca r a Ke r j a
1. Menyelidiki perist iwa radiasi
a. Nyalakan lilin dan dekat kan ke t elapak t angan kalian. Pe r h a t ia n : Peganglah lilin dengan hat i- hat i agar t idak m enet esi t ubuh kalian.
b. Cat at apa yang kalian rasakan. 2. Menyelidiki perist iwa konveksi
a. I silah set engah bagian gelas beker dengan air.
b. Masukkan sedikit serbuk pensil ke gelas beker. Am at i keadaan serbuk pensil di dalam air.
c. Panaskan gelas beker di at as nyala lam pu spirit us. Pe r h a t ia n :
Hat i- hat i saat m enyalakan dan m em at ikan lam pu spirit us agar t idak t erbakar.
Energi dan Penggunaannya 115
d. Am at i keadaan serbuk pensil di dalam air selam a pem anasan. Apa perubahan yang t erj adi pada serbuk pensil?
3. Menyelidiki perist iwa konduksi
a. Gunakan gelas beker dan air panas dari percobaan ( 2) . b. Celupkan sendok ke dalam air
panas. Ukur suhu sendok dengan m enem pelkan t erm om et er pada bagian uj ung sendok yang t idak t ercelup. Pe t u n j u k : Jangan pegang t erm om et er secara langsung. Tet api, gant ungkan t erm om et er dengan benang.
c. Biarkan sendok t ercelup dalam air panas selam a 5 m enit . Sent uhlah bagian sendok yang t idak t ercelup air panas. Apa yang kalian rasakan?
d. Ukurlah kem bali suhu sendok m enggunakan t erm om et er. e. Cat at hasil pengukuran suhu sendok ke dalam t abel berikut .
4. Diskusikan hasil percobaan ini dengan kelom pok kalian. Kem udian, laporkan hasil diskusi kelom pok kalian di depan kelas.
Pe r u ba h a n Su h u Se n dok
Suhu Mula- m ula Suhu Set elah Pem anasan
. . . .
Percobaan t ersebut m em bukt ikan bahwa energi panas dapat berpindah. Ada t iga perist iwa perpindahan panas yang dapat diket ahui, yakni:
a. Ra dia si, yait u perpindahan panas t anpa adanya zat perant ara. Panas berpindah m elalui pancaran. Kalian dapat m erasakan panas m eskipun t idak m enyent uh nyala lilin. I ni karena energi panas dari lilin berpindah ke t elapak t angan.
b. Kon ve k si, yait u perpindahan panas yang disert ai dengan perpindahan zat perant ara. Perist iwa ini diket ahui dengan m engam at i gerakan serbuk pensil. Mula- m ula, serbuk pensil berada di perm ukaan air. Ket ika air dipanaskan, serbuk pensil bergerak t urun ke dasar gelas. I ni t erj adi karena adanya pergerakan air ket ika m engalam i pem anasan. Air dari bawah bergerak m endesak air di bagian at as. Secara bersam aan, air dari at as bergerak t urun m enggant ikan air di bagian bawah.
c. Konduksi, yait u perpindahan panas m elalui zat perant ara, t et api t idak diikut i perpindahan zat perant ara. Uj ung sendok t erasa panas m eskipun t idak dicelupkan dalam air panas. Bagian sendok yang t ercelup m enerim a panas dari air panas. Panas dari bagian sendok yang t ercelup m engalir ke uj ung sendok lainnya. Karena it u, uj ung sendok t ersebut ikut m enj adi panas.
116 I lm u Penget ahuan Alam Kelas I V
Pakaian t ahan api m erupakan at ribut pet ugas pem adam kebakaran. Pakaian t ahan api t erbuat dari bahan yang sukar m enghant arkan panas. Pakaian t ersebut dapat m em perlam bat aliran panas. Dengan dem ikian, pet ugas m erasa am an ket ika berada di dekat api.
Su m be r : Magloff, Lisa, 2006, hlm . 11
Cakrawala
B. En e r gi Bu n yi
Kit a dapat m endengar bunyi dengan t elinga. Berbagai bunyi ham pir set iap saat kit a dengarkan, m isalnya suara kicauan burung dan suara radio. Bunyi- bunyian t ersebut berasal dari sum ber energi bunyi.
1 . Su m be r En e r gi Bu n yi
Sum ber bunyi adalah sem ua benda yang m enghasilkan energi bunyi. Ada banyak sekali sum ber bunyi di sekit ar kit a. Beberapa di ant aranya yait u alat - alat m usik, radio, t elevisi, dan klakson. Tahukah kalian, bagaim ana suat u benda dapat m enghasilkan bunyi? Kalian dapat m enyelidiki t im bulnya bunyi ket ika sedang berbicara. Berbicaralah dan raba leher kalian t epat di bawah dagu. Bunyi saat kalian berbicara berasal dari get aran pit a suara. Get aran t idak dapat dirasakan ket ika kalian diam . Oleh karena it u, pit a suara dapat disebut sebagai sum ber bunyi.
2 . Fr e k u e n si da n Am plit u do Bu n yi
Kalian t elah m enget ahui penyebab t er j adinya buny i. Buny i dihasilk an oleh benda yang ber get ar. Apa sebenar nya yang disebut get aran? Unt uk m em aham inya, ik ut i kegiat an pada r ubr ik Jelaj ah berikut .
118 I lm u Penget ahuan Alam Kelas I V
3 . Sifa t - sifa t En e r gi Bu n yi
Mint alah seorang t em an unt uk berbicara kepada kalian dari j arak beberapa m et er. Dapat kah ucapannya didengar dengan j elas? Suara dapat didengar karena energi bunyi dapat m eram bat di udara. Bunyi j uga m em punyai sifat dapat dipant ulkan dan diserap. Sim aklah uraian m engenai sifat - sifat bunyi berikut ini.
a . Bu n yi da pa t m e r a m ba t m e la lu i z a t pa da t , ca ir , da n ga s
Bunyi dapat didengar karena m eram bat m elalui zat perant ara. Zat perant ara it u bisa berupa benda padat , cair, dan gas ( udara) . Bunyi t idak dapat m eram bat di ruang ham pa udara. Unt uk m em bukt ikan peram bat an bunyi m elalui ket iga zat , lakukan percobaan pada rubrik Laborat oria berikut .
Laboratoria
M e n ye lidik i Pe r a m ba t a n Bu n yi A. Ala t
- Arloj i - Balon karet - Mej a kayu - Karet gelang
B. Ba h a n
Air
C. Ca r a Ke r j a
a. Peram bat an bunyi m elalui benda padat : 1. Let akkan arloj i pada salah
sat u uj ung m ej a.
2. Tem pelkan t elinga kalian pada uj ung m ej a yang lain. Apakah bunyi det ak arloj i dapat didengar dengan j elas?
b. Peram bat an bunyi m elalui benda cair:
1. I silah balon dengan air, lalu ikat lah uj ung balon dengan karet .
2. Tem pelkan arloj i pada salah sat u sisi balon.
3. Tem pelkan t elinga kalian pada sisi balon yang lain. Apakah bunyi det ak arloj i dapat didengar?
Energi dan Penggunaannya 119
c. Peram bat an bunyi m elalui gas:
1. Berdirilah berpasangan dan saling berhadapan dengan t em an kalian. 2. Ucapkan beberapa kat a. Mint alah
t em an kalian unt uk m engulang ucapan kalian. Dapat kah ucapan t em an kalian didengar dengan j elas?
3. Ulangi langkah 1- 2, nam un kalian berdiri saling m em belakangi.
Buat lah kesim pulan hasil percobaan dalam bent uk laporan. Selanj ut nya, present asikan laporan kalian di hadapan t em an sekelas.
Ter buk t i, buny i m eram bat m elalui benda padat , cair, m aupun gas. Buny i det ak ar loj i dapat didengar dar i salah sat u uj ung m ej a. Padahal, ar loj i t er sebut berada di uj ung m ej a yang lain. I ni dik ar enak an buny i ar loj i m eram bat m elalui m ej a. Buny i lalu dit er usk an sam pai t elinga k alian. Selain m elalui zat padat , buny i m eram bat m elalui zat cair. Buk t inya, buny i det ak ar loj i dapat didengar pada sisi balon ber isi air.
b. Bu n yi da pa t dipa n t u lk a n da n dise r a p Buny i dapat dipant ulk an at au diserap ket ik a m engenai per m uk aan benda. Saat m engenai benda yang keras dan rapat , buny i dipant ulk an. Buny i yang t er dengar ber upa buny i pant ul. Nam un, buny i diserap saat m engenai benda yang lunak dan ber por i. Buny i ak an t er dengar lebih lem ah. Bahk an, buny i sam a sek ali t idak t er dengar.
Bunyi pant ul t erj adi ket ika kalian bert eriak di depan t em bok. Karena m enghalangi peram - bat an bunyi, t em bok dinam akan dinding pem ant ul. Bunyi diserap ket ika m engenai karet busa, gabus, kain, at au karpet . Benda- benda sepert i ini disebut sebagai peredam bunyi.
Unt uk m em aham i pem ant ulan dan penyerapan bunyi, lakukan percobaan pada rubrik Jelaj ah berikut .
Ga m ba r 9 .5 Tem bok
m enyebabkan t erj adinya bunyi pant ul.
12 0 I lm u Penget ahuan Alam Kelas I V
Berdasarkan j arak sum ber bunyi dan dinding pem ant ul, dikenal 3 m acam bunyi pant ul, yait u:
1 ) Bu n yi pa n t u l ya n g m e m pe r k u a t bu n yi a sli
Bunyi pant ul ini t erj adi j ika j arak sum ber bunyi dengan dinding pem ant ulnya cukup dekat . Ket ika bersuara di dalam kam ar m andi, suaranya t erdengar lebih keras. I ni karena bunyi pant ul bersifat m em perkuat bunyi asli. Perist iwa serupa dialam i ket ika sebuah m obil m elewat i t erow ongan. Saat m obil m elewat i t erow ongan, bunyinya t erdengar lebih keras. 2 ) Ga u n g
Gaung adalah bunyi pant ul yang t erdengar sebelum bunyi asli selesai. Hal ini m enyebab- kan bunyi aslinya m enj adi kurang j elas. Gaung sering t erj adi di dalam gedung bioskop dan gedung konser. Karena it u, di dalam suat u gedung biasanya dipasang peredam bunyi. Hal ini bert uj uan m eniadakan gangguan suara akibat gaung.
1. Unt uk m enguj i pem ant ulan bunyi, sediakan dua buah pipa pralon dan radio kecil. Rangkai alat percobaan sepert i gam bar di sam ping. Hadapkan kedua uj ung pipa ke arah t em bok. Hidupkan radio dan let akkan di salah sat u uj ung pipa. Sem ent ara, kalian m endengarkan dari uj ung pipa yang lain. Apakah t em bok m em ant ulkan bunyi?
2. Unt uk m enguj i penyerapan bunyi, sediakan radio kecil, gabus, sert a kardus. Lapisi bagian dalam kardus dengan gabus. Hidupkan radio dan m asukkan ke dalam kardus. Apakah bunyi dapat t erdengar dengan j elas? Apa kesim pulan yang kalian peroleh dari percobaan ini?
Jelajah
Ga m ba r 9 .7 Gaung sering t erj adi di dalam gedung konser. Ga m ba r 9 .6 Saat m elewat i t erowongan, bunyi m obil t erdengar lebih keras.
12 2 I lm u Penget ahuan Alam Kelas I V
Gam bar 9 .8 Panel surya di at ap digunakan unt uk m em anaskan air. Tenaga surya dapat m enghasilkan
list rik m elalui Pem bangkit List rik Tenaga Surya ( PLTS) . Di PLTS t erdapat alat berupa cerm in cekung dan t urbin. Cerm in bergerak m engikut i arah m at ahari saat m elint asi langit . Cerm in m em fokuskan cahaya ke sebuah m enara. Di m enara it u, panas digunakan unt uk m endidihkan air. Uap air m enggerakkan t urbin sehingga dihasilkan list rik. List rik t enaga surya m em bant u penerangan di daerah t erpencil.
Pem anasan air dengan t enaga surya m em erlukan panel surya. Panel surya berupa lem pengan logam hit am yang dihubungkan dengan pipa air. Lem peng logam m em indahkan panas m at ahari ke aliran air di sepanj ang pipa. Panel surya biasanya dipasang di at ap rum ah at au hot el.
2 . Air
Air m enyim pan energi yang sangat besar. Energi air bent uknya berupa arus air dan gelom bang air. Arus air dihasilkan oleh air t erj un at au aliran sungai yang deras. Pada aliran air dit em pat kan kincir air at au t urbin. Arus air dapat m em ut ar kincir air at au t urbin. Turbin dihubungkan dengan generat or sehingga dihasilkan list rik.
Gelom bang air laut j uga m enyim pan sej um lah besar energi. Energi gelom bang air dapat diubah m enj adi list rik. Unt uk it u,
di pinggir pant ai dibangun t urbin. Gelom bang air laut saat t erhem pas dapat m em ut ar t urbin. Akibat perput aran t urbin, generat or dapat m enghasilkan list rik.
3 . An gin
Energi angin biasa digunakan unt uk m enggerakkan kincir angin. Kincir angin digunakan unt uk m enggiling bij i- bij ian at au m em om pa air. Tenaga angin j uga dapat m enghasilkan list rik. Kincir angin dihubungkan ke generat or sehingga dihasilkan energi list rik. w w w .p o w e r- te c h n o lo g y .c o m Ga m ba r 9 .8 PLTS m engubah panas m at ahari m enj adi list rik.
Gam bar 9 .1 1 Ladang Angin Gam bar 9 .1 0 Energi air m am pu m enggerakkan t urbin.
Energi dan Penggunaannya 12 3 Unt uk m em peroleh energi list rik yang besar diperlukan banyak t urbin. Turbin- t urbin angin dit em pat kan pada lahan yang sangat luas. Lahan ini biasa disebut ladang angin. Biasanya, ladang angin dibuat di daerah yang m em iliki angin kencang. Misalnya, di pegunungan at au di dekat pant ai.
4 . Pa n a s Bu m i
Energi panas bum i berasal dari dalam perut bum i. Energi t ersebut dihasilkan oleh sum ber air panas di dalam t anah. Di Pem bangkit Tenaga Panas Bum i ( PLTP) , energi panas bum i diubah m enj adi list rik. Unt uk it u, perlu dilakukan pengeboran t anah. Uap panas yang keluar akan m endorong udara di ruang t urbin. Akibat adanya dorongan udara, t urbin dapat berput ar. Perput aran dapat m enghasilkan list rik m elalui generat or list rik.
Nah, beberapa energi alt ernat if t elah kalian ket ahui. Energi alt ernat if m erupakan energi yang t erbarukan. Penem uan sum ber energi alt ernat if dapat m engat asi t erj adinya krisis energi di m asa depan. Agar lebih paham t ent ang keunggulan energi alt ernat if, lakukanlah kegiat an pada rubrik Jelaj ah
berikut .
Gam bar 9 .1 2 Energi panas bum i dapat diubah m enj adi list rik m elalui PLTP
Peralat an pada gam bar di sam ping m em an- faat kan energi alt ernat if. Carilah inform asi dari buku- buku m engenai kedua peralat an t ersebut . Diskusikan beberapa pert anyaan di bawah ini.
1. Apa energi alt ernat if yang dit erapkan pada kalkulat or dan m obil?
2. Bagaim ana cara penggunaan energi alt ernat if dalam kedua alat it u?
3. Apa keunggulan yang dim iliki energi alt ernat if ?
124 I lm u Penget ahuan Alam Kelas I V
D . Pe n e r a pa n Kon se p En e r gi Ge r a k
Kalian t ent unya t elah paham m engenai energi gerak. Kalian pernah m endalam inya di kelas I I I . Perubahan energi gerak akibat pengaruh angin dapat dipelaj ari dengan m odel. Adapun m odel bendanya bisa berupa pesawat t erbang, baling- baling, parasut , dan roket .
1 . Pe sa w a t Te r ba n g
Bagaim ana pesawat bisa t er bang di udara t anpa t er j at uh? Adanya per bedaan t ek anan udara m endasar i pr insip pesawat t er bang. Bent uk sayap pesawat dibuat m enyer upai sayap bur ung. I ni m em ungk ink an t ek anan udara di bagian bawah pesawat lebih besar dar ipada di bagian at as. Kar ena per bedaan t ek anan udara, pesawat dapat t er bang. Pr insip yang dem ik ian disebut aer odinam is.
2 . Ba lin g- ba lin g
Meskipun t idak bersayap sepert i pesawat , helikopt er dapat t erbang. Pada bagian at as badan helikopt er t erdapat baling- baling. Ket ika m esin helikopt er m enyala, baling- baling akan berput ar. Put aran baling- baling sem akin lam a sem akin cepat . I nilah yang m enyebabkan helikopt er dapat t erangkat ke at as.
Selain helikopt er, baling- baling dim anfaat - kan pada kapal laut dan kincir angin. Bagaim ana cara m em buat baling- baling? Nah, lakukan kegiat an pada rubrik Laborat oria berikut .
Ba lin g- ba lin g Tir u a n A. Ala t
- Gunt ing - Pensil - Penggaris - Jarum
B. Ba h a n
- Kert as kart on berbent uk persegi dengan sisi 5 cm - Kawat panj ang
- Sedot an plast ik - Selot ip
Laboratoria
Gam bar 9 .1 3 Perbedaan t ekanan udara m enggerakkan pesawat t erbang.
Gam bar 9 .1 3 Put aran baling- baling m am pu m engangkat helikopt er.
Energi dan Penggunaannya 12 5
C. Ca r a Ke r j a
1. Buat diagonal pada kert as persegi. Perpot ongan diagonal akan m enghasilkan t it ik pusat persegi. Lihat Gam bar 1.
2. Pot ong kert as m engikut i garis diagonal. Pem ot ongan m ulai uj ung kert as sam pai set engah j arak dari t it ik pusat .
3. Lipat keem pat uj ung kert as yang dipot ong. Kem udian, sat ukan di t it ik pusat persegi m enggunakan selot ip.
4. Lubangi t it ik pusat persegi dengan j arum . Masukkan kawat pada lubang t ersebut . Pe r h a t ia n : Hat i- hat i m enggunakan j arum dan gunt ing agar t idak m elukai t ubuh kalian.
5. Tekuk uj ung kawat di bagian depan baling- baling, Bengkokkan kawat di bagian belakang baling- baling m em bent uk siku- siku.
6. Masukkan kawat pada sedot an. Tekuk kawat bagian bawah agar sedot an t idak t erlepas. Lihat Gam bar 4.
7. Bawalah baling- baling ke t anah lapang. Baling- baling akan berput ar karena t iupan angin.
( 3) ( 2)
( 1) ( 4)
3 . Pa r a su t
Per nahkah kalian m engam at i at raksi t er j un payung? Pener j un keluar dar i pesawat dan j at uh
