Bagaimana suatu benda dikatakan memiliki energi kinetik dan energi potensial?

Jakarta -

Apa yang menyebabkan sebuah benda atau mesin bergerak? Penyebabnya adalah karena ada energi. Dalam fisika, energi terbagi menjadi tiga yaitu energi potensial, kinetik, dan mekanik.

Dalam hidup, manusia selalu beraktivitas atau bergerak karena ada energi. Semua benda yang bergerak juga memerlukan energi.

Contohnya, mobil dapat melaju dengan kencang karena ada energi dari bahan bakarnya. Atau Aldo dapat berlari karena mendapat energi dari makanan yang ia konsumsi.

Setiap benda yang memiliki energi cenderung melakukan usaha. Maka, bisa dikatakan bahwa energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha.

Topik yang akan dibahas kali ini adalah mengenai energi potensial. Apa itu energi potensial, jenis, rumus, dan contohnya?

Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda akibat kedudukan atau posisi bendanya. Energi potensial disebut juga dengan energi diam sebab benda yang dalam keadaan diam bisa memiliki energi.

Jika benda ini bergerak, maka benda mengalami perubahan energi potensial yang menjadi energi gerak.

Dari pengertian ini, kita dapat mengetahui bahwa benda yang diam namun ada di posisi tertentu maka akan memiliki energi potensial.

Contoh Energi Potensial

Ada beberapa contoh sederhana untuk mengetahui keberadaan energi potensial. Seperti misalnya saat orang menarik tali busur lalu menahannya, tali busur mendapat energi potensial. Jika tali busur itu dilepaskan, anak panah akan melesat. Melesatnya anak panah ini adalah akibat usaha yang dilakukan oleh tali busur.

Atau bekas lekukan kelapa yang jatuh di atas permukaan tanah, menunjukkan energi potensial yang dimiliki kelapa akibat jatuh dari pohonnya yang tinggi.

Jenis dan Rumus Energi Potensial

Agar lebih mudah memahami energi potensial, ketahui jenis-jenis dan rumusnya. Energi potensial terbagi menjadi 3 jenis, yaitu energi potensial gravitasi, energi potensial listrik, dan energi potensial elastis.

1. Energi Potensial Gravitasi

Ketika ada benda jatuh dari ketinggian, maka ia akan jatuh menimpa tanah. Contohnya, bola yang sedang dilemparkan oleh badut, pasti akan jatuh ke tanah, tidak akan melayang di udara.

Nah, perubahan kedudukan benda ini disebut dengan energi potensial. Hal ini dikarenakan pergerakannya dipengaruhi oleh gravitasi bumi. Itulah alasan mengapa semua benda pasti jatuh ke bawah atau tanah.

Rumus energi potensial gravitasi adalah:

Ep = m.g.hKeterangan:Ep : energi potensial (Joule)m : massa benda (kg)g : gravitasi bumi (m/s2)

h : ketinggian suatu benda (m)

2. Energi Potensial Listrik

Energi ini dapat terjadi jika sebuah partikel bermuatan bergerak dalam suatu medan listrik. Saat itulah medan listrik akan mengarahkan gaya, lalu melakukan kerja terhadap partikel tersebut. Inilah yang disebut dengan energi potensial listrik.

Rumus energi potensial listrik adalah:

Ep = k (Q.q / r)Keterangan:Ep : energi potensial (Joule)k : konstanta Coulomb (9×10^9 N.m2/C2)Q : muatan sumber atau muatan listrik yang menimbulkan medan listrik (Coulomb)q : muatan uji atau muatan listrik yang mengalami perpindahan dalam medan listrik (Coulomb)

r : jarak muatan dari q ke Q (m)

3. Energi Potensial Elastis

Energi potensial elastis atau pegas adalah energi yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Contohnya pada tali busur yang ditarik. Usaha yang dilakukan oleh pemanah pada tali busur, menyebabkan tali busur menyimpan energi. Saat tali busur dan anak panah dilepaskan, energi berubah menjadi energi kinetik. Energi yang tersimpan dalam tali busur yang meregang disebut dengan energi potensial elastis.

Energi potensial elastis ini dimiliki oleh benda-benda elastis, seperti karet, bola karet, pegas, dan lain-lain.

Rumus energi potensial elastis adalah:

Ep = ½ k.x2Keterangan:Ep : energi potensial (Joule)k : konstanta Coulomb (9×10^9 N.m2/C2)

x : perubahan posisi (m)

Bagaimana, apa sudah mengerti topik mengenai energi potensial, jenis, dan rumusnya? Jangan lupa latihan soal juga ya, detikers!

Simak Video "Konsep Multiverse dalam Sudut Pandang Agama"

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Suatu benda dikatakan memiliki energi jika benda tersebut dapat melakukan usaha. Misalnya kendaraan dapat mengangkat barang karena memiliki energi yang diperoleh dari bahan bakar.

Keberadaan energi bersifat kekal, sesuai dengan pernyataan Hukum Kekekalan Energi yang berbunyi : Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya mengalami perubahan bentuk dari bentuk satu menjadi bentuk lain. Misalnya, energi bahan bakar berubah menjadi energi kinetik yang dimiliki kendaraan.

Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya. Jadi hanya benda bergerak yang memiliki energi kinetik.

Energi kinetik suatu benda besarnya berbanding lurus dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya. Secara matematika ditulis sebagai berikut: Ek 1 2. m. v 2 dengan, m = massa benda (kg) v = kecepatan benda (m/s) Ek = Energi kinetik (joule)

Berdasarkan Hukum II Newton, diketahui bahwa percepatan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa. Maka usaha yang dilakukan pada benda adalah jika maka dengan, F = gaya (N) s = perpindahan (s) m = massa benda (kg) a = percepatan benda (m/s 2 ) W = Usaha (joule)

Jika gaya F bekerja pada benda, benda tersebut akan bergerak berubah beraturan (GLBB), sehingga berlaku atau dengan, V 0 = kecepatan awal benda (m/s) V t = kecepatan akhir benda (m/s) a = percepatan benda (m/s 2 ) s = perpindahan (s)

Sehingga persamaan usaha pada benda menjadi Dengan demikian, didapat hubungan usaha dan energi kinetik, yaitu

Berapa usaha yang diperlukan seorang pelari cepat dengan massa 74 kg untuk mencapai kecepatan 2,2 m/s dari keadaan diam? Diketahui: Ditanya: Jawab: m = V t = V 0 = W =? 74 kg 2,2 m/s 0

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda sama dengan perubahan energi kinetik partikel. Persamaan di atas dikenal dengan teorema Usaha-Energi.

Energi potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda karena kedudukannya atau keberadaannya. Benda yang memiliki kedudukan di atas permukaan bumi, dikatakan bahwa benda tersebut memiliki energi potensial gravitasi. Jika suatu benda yang ditegangkan, ditekan atau ditarik maka benda itu akan memiliki energi potensial pegas.

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh tempat kedudukannya (ketinggian). dengan, m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) h = tinggi benda (m) Ep = energi potensial gravitasi (Joule)

Misalnya, usaha untuk mendarat sebuah Helikopter dari suatu ketinggian sampai ke permukaan tanah adalah.

Energi potensial dinyatakan dengan Dengan demikian, didapat hubungan usaha dan energi potensial. Jadi, perlakuan oleh gaya pada benda sama dengan perbahan energi potensial.

dengan, F = gaya (N) s = perpindahan (m) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) h t = tinggi akhir benda (m) h 0 = tinggi awal benda (m) Ep = energi potensial gravitasi (Joule) W = usaha (Joule)

Benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m di atas tanah. Tentukan usaha yang dilakukan gaya berat benda tersebut pada saat mencapai tanah. h m g

Diketahui: m = 2 kg h 0 = 0 h t = 20 m g = 10 m/s 2 Ditanya: W =? Jawab: W = m. g. (h t h 0 ) = 2. 10. (20 0) = 20. 20 W = 400 joule

Ketika bahan elastis diberi regangan maka pada bahan tersebut akan timbul energi potensial. Misalnya, karet atau pegas yang direntangkan akan memiliki energi potensial. Jika gaya yang diberikan dihilangkan, energi potensial pegas akan berubah menjadi energi kinetik. Sifat pegas ini dimanfaatkan dalam shockbreaker dan busur panah.

Energi potensial yang dimiliki pegas atau benda elastis besarnya berbanding lurus dengan konstanta pegas k dan kuadrat simpangannya. Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan berikut dengan, k = konstanta pegas (N/m) Δx = simpangan (m) Ep = energi potensial pegas (Joule)

Persamaan di atas diperoleh dari hasil penurunan persamaan gaya pegas yang dirumuskan oleh Hooke. Besarnya usaha yang diperlukan untuk meregangkan pegas adalah sama dengan keadaan energi potensial akhir dikurangi keadaan energi potensial awal dari pegas atau

Untuk keadaan awal Δx 1 = 0, energi potensial awal Ep awal = 0, sehingga usaha untuk meregangkan pegas dari keadaan awal adalah

Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 2.10 2 N/m. Jika pegas tersebut ditarik hingga bertambah panjang 20 mm, berapa besar energi potensial pegas sebelum dilepaskan?

Diketahui: K = 2.10 2 N/m Δx = 20 mm = 2.10-2 m Ditanya: Ep =? Jawab:

Panas adalah bentuk akhir dari energi, yakni bentuk yang akhirnya diambil dari semua bentuk energi lain. Kita dapat mengubah energi gravitasi menjadi energi kinetik dengan mendorong jatuh sebuah batu di tepi tebing. Kita dapat mengubah energi kinetik air terjun menjadi energi listrik dengan menghubungkan kincir air ke sebuah generator.

Tetapi tidak ada konversi yang bisa lengkap 100%. Sebagian energi terbuang menjadi panas. Ketika sebuah batu jatuh menimpa tanah ia menjadi sedikit lebih panas. Ketika kincir air berputar, ia juga menjadi lebih panas. Pendek kata, kita dapat mengubah energi sebanyak yang kita sukai namun setiap kali pula, kita akan kehilangan sebagian energi itu dalam bentuk panas.

Panas Adalah energi sedangkan temperatur adalah ukuran seberapa padat konsentrasi panas dalam sebuah benda

liat, nobita aja sudah pintar, masa kita kaga