Dalam kehidupan sehari-hari, energi sangat dekat dengan kehidupan manusia. Bahkan, energi juga sangat dibutuhkan tubuh manusia untuk menunjang berbagai aktivitas. Demikian pula dengan berbagai benda di sekeliling kita, perpindahannya sangat dipengaruhi oleh sebuah energi. Ada banyak hal atau kejadian yang berhubungan erat dengan energi, contohnya saat berolahraga, bermain sepeda, maupun saat kita melihat buah apel yang jatuh dari pohonnya. Ada dua bentuk energi yang sangat dekat dengan kehidupan manusia, yaitu energi kinetik dan energi potensial.
Suatu benda dapat menggerakkan sesuatu dan mengerjakan gaya ketika benda tersebut memiliki energi. Seperti diketahui, bahwa energi terdiri dari dua jenis, yaitu energi kinetik dan energi potensial. Lalu apa yang dimaksud dengan energi kinetik dan energi potensial? Berikut penjelasannya, lebgkap dengan contoh.
Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak atau berpindah. Setiap benda yang memiliki kecepatan, maka benda tersebut memiliki energi kinetik. Salah satu contoh nyata adalah angin yang bertiup dapat menggerakan kincir angin.
Selain itu, contoh lainnya ketika bola billiard semakin kuat didorong maka bola tersebut akan semakin cepat untuk bergerak, dan secara otomatis energi kinetik benda tersebut akan semakin besar. Secara matematis maka energi kinetik dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : Ek = mv2
Keterangan : m adalah massa benda (kg), v adalah kecepatan benda (m/s) dan Ek adalah energi kinetik (joule).
Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang tersimpan pada suatu benda. Misalnya, benda yang berada pada ketinggian tertentu maka benda tersebut memiliki energi potensial, seperti ketika sebuah apel jatuh dari pohon. Secara matematis energi potensial dapat ditentukan dengan persamaan berikut : Ep = mgh
(Baca juga: Mengenal Dua Cara Pemindahan Energi, Kalor dan Usaha)
Keterangan : Ep adalah energi potensial gravitasi (j), m adalah massa benda (kg), g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian benda (m).
Adapun energi potensial ini terbagi menjadi 3 bentuk energi yaitu energi potensial kimia, energi potensial elastis, dan energi potensial gravitasi.
Energi potensial kimia adalah energi yang tersimpan dalam atom dan ikatan kimia antara mereka. Kita memiliki energi untuk dapat bergerak yang berasal dari makanan, dimana makanan tersebut mengandung energi potensial yang akan diubah menjadi energi kenetik (energi gerak). Selain itu, energi potensial kimia terdapat pada cadangan makanan hasil fotosintesis yang berasal dari energi cahaya dan diubah oleh tumbuhan hijau.
Energi potensial elastis adalah energi yang dimiliki oleh benda-benda yang bersifat elastis. Contohnya, ketika tali busur yang direntangkan dan energi otot disimpan dalam tali sebagai energi potensial, maka energi potensial inilah yang menyebabkan anak panah mampu untuk meluncur.
- Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki suatu benda karena kedudukannya yang bergantung kepada percepatan gravitasi. Sebuah benda yang memiliki energi potensial gravitasi maka benda tersebut diangkat pada ketinggian tertentu dari atas tanah dan ketika benda dijatuhkan energi potensial gravitasi akan diubah menjadi energi kinetik.
Energi potensial adalah energi yang mempengaruhi benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut yang mana kecenderungan tersebut menuju tak terhingga dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial tersebut. Satuan SI untuk mengukur usaha dan energi adalah Joule (simbol J). Energi potensial juga bisa dimiliki oleh benda dalam keadaan tertekan seperti panah yang akan dilepaskan dari busurnya.[1] Dalam panahan, energi berpindah dari energi potensial dari pemanah menjadi energi kinetik pada panah ketika dilepaskan. U = ½ · k · x2 (elastis)
besaran lainnyaU = m · g · h (gravitasi)
U = C · V (listrik
Sebutan "energi potensial" pertama kali dikemukakan oleh seorang teknik dan fisikawan berkebangsaan Skotlandia, William Rankine.[2][3]
Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa suatu batu ke atas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan mendapat energi potensial gravitasi. Jika kita meregangkan suatu pegas, kita dapat mengatakan bahwa pegas tersebut membesar & memanjang berarti pegas tersebut mendapatkan energi potensial elastik.
Berbagai jenis energi dapat dikelompokkan sebagai energi potensial. Setiap bentuk energi ini dihubungkan dengan suatu jenis gaya tertentu yang bekerja terhadap sifat fisik tertentu suatu materi (seperti massa, muatan, elastisitas, suhu, dll). Energi potensial gravitasi dihubungkan dengan gaya gravitasi yang bekerja terhadap massa benda; energi potensial elastik terhadap gaya elastik yang bekerja terhadap elastisitas objek yang berubah bentuk; energi potensial listrik dengan gaya Coulomb; gaya nuklir kuat atau gaya nuklir lemah yang bekerja terhadap muatan elektrik pada objek; energi potensial kimia, dengan potensial kimia pada suatu konfigurasi atomik atau molekular tertentu yang bekerja terhadap struktur atomik atau molekular zat kimia yang membentuk objek dan juga energi potensial termal dengan gaya elektromagnetik yang berhubungan dengan suhu objek.
Pegas digunakan untuk menyimpan energi potensial elastis
Artikel utama: Energi potensial elastis
Energi potensial elastis adalah energi potensial dari sebuah benda elastis (contohnya adalah busur panah) yang mengalami perubahan bentuk karena adanya tekanan atau kompresi. Akibatnya adalah akan ditimbulkannya gaya yang akan berusaha untuk mengembalikan bentuk benda tersebut ke bentuk awalnya. Jika tekanan/renggangan ini dilepas, maka energi ini akan berpindah menjadi energi kinetik.
Kalkulasi dari energi potensial elastis
Energi potensial elastis tersimpan di dalam pegas yang direnggangkan dapat dihitung dengan menemukan usaha yang diperlukan untuk merenggangkan pegas tersebut sejauh x dari panjang asli pegas sebelum direnggangkan:
U e = − ∫ F → ⋅ d x → {\displaystyle U_{e}=-\int {\vec {F}}\cdot d{\vec {x}}}sebuah pegas ideal akan mengikuti aturan Hukum Hooke:
F = − k x {\displaystyle {F=-kx}\,}Usaha yang dilakukan (dan energi potensial yang tersimpan) dapat dinyatakan dalam:
Satuannya adalah Joule.
Persamaan ini sering digunakan dalam perhitungan posisi kesetimbangan mekanis. Persamaan lainnya dapat dilihat di energi potensial elastis.
- Catatan 1: Parameter yang dimaksud dapat berupa posisi, temperatur, medan listrik dan muatan listrik, medan magnetik, konsentrasi zat, massa, dan lain-lain.
- ^ C., Giancoli, Douglas (2016). Physics. Pearson Australia Pty Ltd. OCLC 1027159124.
- ^ William John Macquorn Rankine (1853) "On the general law of the transformation of energy," Proceedings of the Philosophical Society of Glasgow, vol. 3, no. 5, pages 276-280; reprinted in: (1) Philosophical Magazine, series 4, vol. 5, no. 30, pages 106-117 (February 1853); and (2) W. J. Millar, ed., Miscellaneous Scientific Papers: by W. J. Macquorn Rankine, ... (London, England: Charles Griffin and Co., 1881), part II, pages 203-208.
- ^ Smith, Crosbie (1998). The Science of Energy - a Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain. The University of Chicago Press. ISBN 0-226-76420-6.
Wikibuku Rumus-Rumus Fisika Lengkap memiliki halaman berjudul
Energi
Diperoleh dari "//id.wikipedia.org/w/index.php?title=Energi_potensial&oldid=19460180"