Pengertian Energi (Petensial Gravitasi dan Kinetik) beserta Contoh Soal
Kata energi berasal dari bahasa Yunani, yaitu ergon yang berarti “kerja”. Jadi, energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi merupakan sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan di alam ini, terutama bagi kehidupan manusia, karena segala sesuatu yang kita lakukan memerlukan energi.
Energi di alam ini tersedia dalam berbagai bentuk, misalnya energi kimia, energi listrik, energi kalor, dan energi cahaya. Energi akan bermanfaat jika terjadi perubahan bentuk dari suatu bentuk energi ke bentuk lain. Sebagai contoh setrika listrik akan bermanfaat jika terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor.
1. Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukan atau ketinggiannya. Energi potensial merupakan energi yang masih tersimpan atau tersembunyi pada benda, sehingga mempunyai potensi untuk melakukan usaha. Misalnya, sebuah benda dengan massa m diangkat dari permukaan tanah sampai ketinggian h dari tanah , untuk lebih lebih jelasnya perhatikan gambar berikut.!
Energi potensial gravitasi benda pada ketingggian h.
Apabila percepatan gravitasi bumi g, maka gaya yang diperlukan untuk mengangkat benda adalah F = W = mg. Jadi, usaha yang diperlukan untuk mengangkat benda setinggi h adalah:
W = F.h
W = m.g.h
Dengan demikian, benda yang berada pada ketinggian h mempunyai potensi untuk melakukan usaha sebesar W = m.g.h. Dikatakan benda tersebut mempunyai energi potensial gravitasi, yang besarnya:
engan:
Ep = energi potensial gravitasi ( J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)
Apabila benda mula-mula berada pada ketinggian h1, karena gaya beratnya benda bergerak vertikal ke bawah hingga ketinggian h2dari bidang acuan, perhatikan gambar berikut!
Energi potensial benda yang mula-mula berada pada ketinggian h1.
Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah:
W = m.g.h1 – m.g.h2
W = m.g.(h1 – h2) = -m.g(h2 – h1)
W = - ΔEp
Sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya berat merupakan selisih perubahan energi potensial benda tersebut.
2. Energi Kinetik
Setiap benda yang sedang bergerak memiliki kemampuan untuk melakukan usaha. Dengan demikian benda dikatakan mempunyai energi, yaitu energi gerak atau energi kinetik. Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya. Semakin cepat benda bergerak, maka semakin besar energi kinetik yang dimilikinya. Sebagai contoh, sebuah bus yang bermassa m mula-mula dalam keadaan diam, karena dipengaruhi gaya konstan F, bus bergerak dipercepat beraturan dengan kecepatan v hingga berpindah sejauh s. Hal ini menunjukkan bahwa mesin bus telah menyebabkan perubahan energi kinetik pada bus tersebut.
Benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v yang dikenai gaya F menyebabkan benda berpindah sejauh s. Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan adalah:
W = F. s
Berdasarkan Hukum II Newton, F = m.a dan pada gerak lurus berubah beraturan untuk kecepatan awal sama dengan nol (v0 = 0), maka v 2= 2a.s, sehingga besarnya usaha:
W = 1/2 m . v2
W adalah usaha yang diperlukan oleh gaya F untuk mengubah kecepatan benda. Besarnya usaha ini sama dengan energi kinetik yang dimiliki benda pada saat kecepatannya v. Dengan demikian, energi kinetik dapat dinyatakan:
dengan:
Ek = energi kinetik ( J)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
Usahayang dilakukan untuk mengubah kecepatan benda dari v1menjadi v2 sama dengan perubahan energi kinetik yang dialami benda tersebut.
Contoh Soal
1. Sebuah bola dengan massa 0,5 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 , tentukan:
a. energi potensial saat mencapai titik tertinggi, dan
b. perubahan energi potensial saat bola berada pada ketinggian 5 m!
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 0,5 kg
v 0 = 20 m/s
g = 10 m/s 2
Ditanya:
a. Ep = ... ?
b. ΔEp = ... ?
Jawab:
a. 
sehingga,
Ep= m.g.h = 0,5 kg x 10 m/s2 x 20 m = 100 J
b. Energi potensial pada ketinggian h2 = 5 m
Ep2 = m.g.h2 = 0,5 kg x 10 m/s2 x 5 m = 25 J
sehingga,
ΔEp = Ep2 – Ep1 = (25 – 100) J = -75 J
2. Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan percepatan 3 m/s2. Berapakah usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 sekon?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 4 kg
a = 3 m/s2
v0 = 0
t = 2 s
Ditanya:
W = ... ?
Jawab:
v = v 0 + a.t = 0 + (3)(2) = 6 m/s
W = Δek = Ek – Ek 0= 1/2 m.v 2 – 1/2 m.v 02 = 1 /2 x (4 kg) x (6 m/s)2 – 0 = 72 J
0 Response to "Pengertian Energi (Petensial Gravitasi dan Kinetik) beserta Contoh Soal"
Post a Comment