Daya – Laju Perubahan Usaha

2 min read

Daya dan Energi

AhmadDahlan.NET – Pada zaman dahulu kala, sebelum mesin-mesin canggih ditemukan berdaya tinggi, manusia menggunakan hewan sebagai alat bantu mereka dalam melakukan kerja-kerja berat seperti menarik gerobak yang berat, seperti delman, kereta penumpang bertenaga kuda. Usaha yang dilakukan kuda merupakan konversi dari energi yang didapatkan dari makanan kuda.

Hanya seekor kuda ini akan efektif menarik gerobak pada kondisi jalan yang datar. Tidak perduli seberapa besar usaha yang ingin dihasilkan dari kuda, makanan yang diberikan setiap hari akan mampu membuat kuda berjalan puluhan hingga ratusan kilometer dalam waktu berhari-hari.

Masalah seekor kuda menarik pedati baru akan muncul jika ban dari delman tersebut tenggelam di lumpur dan kuda tersebut tidak mampu membuat delman keluar dari lumpur tersebut. JIka sudah demikian, seberapa pun besarnya energi yang diberikan ke kuda, kondisi ini tidak akan membuat delman keluar, karena yang dibutuhkan untuk menarik delmam tidak hanya energi yang besar tapi juga tenaga yang besar pula.

Solusi dari masalah ini adalah menambahkan tenaga penarik delman dengan cepat. Dalam hal ini besar tenaga yang dibutuhkan diwakili oleh jumlah kuda yang digunakan untuk menarik delman keluar dari lumpur. Semakin banyak jumlah kuda yang digunakan semakin mudah pula menarik delman keluar dari lumpur.

Kembali ke jalan datar, jika seekor kuda dapat digunakan untuk menarik delman hingga bergerak dengan kecepatan 10 km/jam, maka 2 ekor kuda mungkin saja akan cukup membuat delman bergerak hingga 20 km/jam. Namun hal ini memiliki batas kritis dimana penambahan tenaga mungkin saja tidak lagi membuat perubahan siginifikan terhadpa kondisi fisi, seperti membuat 100 ekor kuda menarik delman tidak akan membuat kecepatannya bertambah sebesar 1000 km/jam, karena kuda itu sendiri memiliki batas berlari sendiri.

Daya

Dalam fisika Tenaga adalah adalah daya yang didefenisikan sebagai laju perubahan energi. Semakin besar nilai laju perubahan energi dikonversi menjadi kerja maka semakin besar daya yang dihasilkan. Secara matematis :

P = W/t

dimana

P : Daya (Watt atau J/s)
W : usaha (J)
t : Waktu (s)

Tenaga ini dijadikan sebagai rating atau kualitas dari sebuah mesin. Semakin besar perubahan energi yang bisa dilakukan dalam satuan waktu makan semakin baik pula mesin tersebut. Istilah daya ini sangat banyak akrab digunakan untuk menunjukkan seberapa terang lampu yang digunakan dirumah. Lampu 10 watt tentu saja akan lebih terang dari lampu 5 watt, meskipun lampu 5 watt dinyalakan dua kali lebih lama dari lampu 10 wat, dua lampu tersebut hanya menghabiskan jumlah energi yang sama namun dayanya tetap sama.

Sebelum mesin uap ditemukan, sumber tenaga utama manusia dalam menarik mesin mekanik seperti penggiling gandum dan alat transportasi disimbolkan dengan satuan kuda, meskipun belum baku. Setelah mesin uap di temukan, setiap tenaga mesin uap diukur secara presisi kemudian digunakan sebagai pembanidng dari tenaga kuda yang digunakan kala itu dan jadilah Horse Power menjadi satuan baku untuk daya mesin. 1 HP setara dengan dengan 746 watt atau 1 kW ≈ 1,33 HP.

Efisiensi Daya

Sebagaimana yang disebutkan di awal, Daya kerja dari suatu mesin sangatlah mustahil untuk digunakan sepenuhnya. Mesin-mesin yang disusun dengan sistem mekanik komplek akan membuat sebagaian daya hilang sebelum akhirnya bisa dimanfaatkan. Energi tersebut sebagaian terbuang menjadi entropi sebagaimaan hukum II termodinamika dan sisanya menjadi energi yang tidak bisa dimanfaatkan dalam bentuk lain selain panas seperti suara, getaran dan deformasi.

Kemampuan mesin mengubah daya masukan menjadi daya yang bisadimanfaatkan disebut dengan efisiensi mesin. Efisiensi dari suatu mesin adalah

e = Pout/Pin

Secara matematis, nilai dari e berkisar dari 0 sampai dengan 1, namun faktanya efisiensi dari mesin selalu kurang dari 1. Pada mobil-mobil modern yang kita gunakan sekarang, efisiensi mesin hanya sekitar 15 % dari total bahan bakar yang dibakar. Sisanya terbuang jadi energi yang bisa dimanfaatkan.

Tinggalkan Balasan