Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik ialah jenis-jenis energi yang hampir ada pada semua atau setiap cuilan dari hidup manusia. Keberadaannya tidak sanggup dihilangkan lantaran keuntungannya yang begitu besar bagi perkembangan teknologi manusia, terutama yang berkaitan dengan gerakan benda, posisi benda, atau kombinasi antar keduanya.
Energi ialah sesuatu yang ter amat menempel dalam semua atau setiap acara kehidupan. Secara sederhana, energi sanggup diartikan sebagai kemampuan suau benda untuk melaksanakan suatu usaha. Suatu benda dikatakan mempunyai energi ketika benda tersebut bisa menghasilkan gaya yang sanggup melaksanakan kerja.
Konsep Energi
Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik
Energi diharapkan dalam hampir semua acara manusia. Mulai dari mendorong meja, bermain bola, melempar barang, hingga hingga pada acara bermain badminton. Jenis energi yang dikeluarkanpun tidak hanya satu jenis, melain beberapa jenis energi sekaligus dalam satu aktivitas.
Energi mempunyai beberapa jenis. Beberapa yang akan dibahas ialah energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik. Ketiga jenis energi ini ter amat akrab hubungannya dengan semua atau setiap acara sehari-hari.
Energi Kinetik
Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik
a. Pengertian Energi Kinetik
Energi kinetik ialah energi yang dimiliki oleh suatu benda lantaran gerak yang dilakukan atau dialaminya. Kata kinetik berasal dari bahasa Yunani yaitu kinetikos yang artinya bergerak. Maka dari itu, semua benda yang bergerak, sudah niscaya mempunyai energi kinetik. Energi kinetik disebut juga dengan energi gerak.
Energi kinetik dipengaruhi oleh massa dan kecepatan suatu benda ketika bergerak. Massa disimbolkan dengan aksara m, sedangkan kecepatan disimbolkan dengan aksara v. Besarnya energi berbanding lurus dengan besarnya massa dan besarnya kecepatan suatu benda ketika bergerak.
Benda yang massa dan kecepatannya besar, niscaya mempunyai energi kinetik yang besar ketika bergerak. Begitu juga sebaliknya, benda yang massa dan kecepatannya kecil, energi kinetiknya juga kecil.
Contoh energi kinetik ialah ketika seseorang memukul shuttlecock pada permainan bulu tangkis dengan tujuan semoga shuttlecock terbang ke arah lawan. Contoh yang lain ialah ketika Anda melempar batu. Batu yang Anda lemparkan akan melaju dengan kecepatan tertentu, yang menyebabkannya mempunyai energi. Energi sanggup Anda lihat ketika watu ini menabrak sasaran yang dikenainya.
b. Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik dipengaruhi oleh massa (m) dan kecepatan (v) suatu benda. Jika suatu benda dengan massa m bergerak dengan kecepatan v, maka sanggup dikatakan benda tersebut mempunyai energi kinetik sebesar:
Ek = 1/2 . mv2
Keterangan:
Ek : Energi Kinetik
m : massa benda
v : kecepatan benda
c. Contoh Soal dan Pembahasan Energi Kinetik
Soal 1
Sebuah kendaraan beroda empat sedan yang mempunyai massa 500 kg sedang melaju dengan kecepatan 25 m/s. Hitunglah energi kinetik kendaraan beroda empat pada kelajuan tersebut! Apa yang akan terjadi jikalau kendaraan beroda empat direm secara mendadak?
Diketahui:
– massa kendaraan beroda empat (m) = 500 kg
Kecepatan kendaraan beroda empat (v) = 25 m/s
Ditanyakan:
Energi kinetik dan tragedi jikalau kendaraan beroda empat direm mendadak
Jawab:
Energi kinetik kendaraan beroda empat sedan sanggup dihitung sebagai berikut:
Ek = 1/2 . mv2
Ek = 1/2 . 500 . (25)2
Ek = 156.250 Joule
Ketika kendaraan beroda empat direm, kendaraan beroda empat akan berhenti. Energi kinetik akan berkembang menjadi energi panas dan energi suara yang ditimbulkan oleh tabrakan antara rem dengan as roda dan ban kendaraan beroda empat dengan jalan.
Soal 2
Sebuah kendaraan beroda empat jip mempunyai energi kinetik sebesar 560.000 Joule. Jika kendaraan beroda empat tersebut mempunyai massa sebesar 800 kg, maka kecepatan kendaraan beroda empat jip tersebut ialah …
Diketahui:
– Energi kinetik (Ek) = 560.000 Joule
– Massa kendaraan beroda empat (m) = 800 kg
Ditanyakan:
Kecepatan kendaraan beroda empat (V)
Jawab:
Ek = 1/2 . mv2
V = √ 2 x Ek/m
V = √ 2 x 560.000 / 800
V = 37,42 m/s
Jadi kecepatan kendaraan beroda empat jip ialah 37,42 m/s
d. Teorema Usaha-Energi
Usaha dan energi ter amat bekerjasama erat. Usaha yang dilakukan suatu benda akan besar lengan berkuasa terhadap perubahan energi kinetiknya. Sebuah benda bermassa m yang sedang bergerak pada satu garis lurus mempunyai kecepatan awal V1. Sebuah gaya F searah konstan dengan laju benda bekerja dan menciptakan benda berpindah sejauh x dengan kelajuan V2.
Gaya F akan mempercepat laju benda. Hal ini sesuai dengan aturan Newton F = m.a. Usaha yang dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut. Hal inilah yang disebut sebagai teorema usaha-energi kinetik.
Gaya yang searah dengan laju gerak benda akan menghasilkan perjuangan faktual pada benda, sehingga energi kinetik bertambah besar. Pertambahan besar energi kinetik sebesar perjuangan yang dilakukan oleh gaya searah tersebut.
Gaya yang berlawanan arah dengan laju gerak benda menghasilkan perjuangan negatif. Usaha negatif menciptakan energi kinetik berkurang sebesar perjuangan yang dilakukan oleh gaya yang berlawanan arah dengan gerak benda.
Contoh Soal
Balok mempunyai massa 5 kg meluncur pada permukaan dengan kecepatan 2,5 m/s. Beberapa waktu kemudian, balok tersebut meluncur dengan kecepatan 3,5 m/s. Berapakah perjuangan total yang dikerjakan pada balok selama selang waktu tersebut?
Diketahui:
– Massa benda = 5 kg
– kecepatan benda awal (V1) = 2.5 m/s
– kecepatan benda simpulan (V2) = 3.5 m/s
Ditanyakan:
Usaha total yang dikerjakan pada benda.
Jawab:
W = Ek2 – Ek1
W = 1/2 m.v22 – 1/2 m.v12
W = 1/2 m (v22 – v12)
W = 1/2.5. [(3,5)2 – (2,5)2]
W = 15 Joule
Jadi perjuangan total yang dikenakan pada benda ialah sebesar 15 Joule.
Energi Potensial
Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik
a. Konsep Energi Potensial
Energi potensial ialah energi yang dimiliki oleh suatu benda lantaran kedudukan atau posisi benda tersebut. Energi potensial tersimpan dalam benda tersebut dan dimanfaatkan ketika diperlukan.
Contoh energi potensial yang palin populer ialah energi potensial pada pegas. Jika pegas ditekan dan kemudian dilepaskan, maka pegas akan melempar benda yang menekan tersebut. Energi yang dipakai melempar oleh pegas ialah contoh energi potensial.
Contoh energi potensial yang lain ialah energi kimia pada materi bakar. Energi pada materi bakar akan sanggup menggerakkan kendaraan, sehingga kendaraan mempunyai energi kinetik.
b. Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi ialah energi potensial yang disebabkan oleg gaya gravitasi bumi. Jika Anda memegang sebauh watu dengan massa m pada ketinggian h dari tanah atau lantai, kemudian watu tersebut Anda lepas tanpa kecepatan awal, maka benda akan jatuh dan membentur tanah atau lantai. Benda itu sudah melaksanakan perjuangan terhadap tanah atau lantai.
Suatu benda bermassa m dengan posisi ketinggian h dari atas tanah atau lantai. Jika Anda akan mengangkat benda tersebut dari tanah atau lantai hingga mencapai ketinggian h, dibutuhkan perjuangan sebesar gaya dikalikan jarak tempuh.
Gaya yang dimaksud disini ialah gaya gravitasi dengan rumus m.g, sedangkan jarak tempah sama artinya menyerupai ketinggian (disimbolkan dengan aksara h). Rumus yang terbentuk menjadi:
W = Fy = m.g.h
Keterangan:
W : perjuangan yang diharapkan untuk mengangkat benda setinggi h
Fy : gaya gravitasi
m : massa benda
g : Konstanta gravitasi
h : ketinggian benda
Secara sederhana, energi potensial gravitasi suatu benda bermassa m terhadap satu bidang teladan ialah sebagai hasil kali berat benda tersebut dengan ketinggian benda dari bidang teladan (tanah, lantai, dan lain-lain). Secara matematis, energi potensial sanggup dirumuskan dengan perhitungan berikut:
EP = m.g.h
Keterangan
EP : Energi potensial
m : massa benda
g : gravitasi bumi
h : tinggi benda
Energi potensial selalu diukur terhadap suatu bidang teladan atau titik teladan tertentu. Energi potensial pada titik teladan tersebut biasanya sama dengan nol. Jika bidang teladan atau titik teladan suatu benda berbeda, maka energi potensial benda tersebut juga niscaya berbeda. Persamaannya ialah pada besar perubahan energi potensial dari kedua titik tersebut.
Pada ketika benda berpindah dari titik 1 ke titik 2 yang masing-masing ketinggian terhadap teladan yang sama ialah h1 dan h2, maka perubahan energi potensialnya tetap sama.
Energi Kinetik dan Energi Potensial dalam Kehidupan Sehari-hari
Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik
– Prinsip kerja ketapel. Pada ketapel terdapat karet atau pegas yang berfungsi sebagai pelontar watu atau peluru mainan. Karet atau pegas yang ditarik dan ditahan mempunyai energi potensial. Jika karet atau pegas dilepaskan, maka energi potensial akan berkembang menjadi energi kinetik
– Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga air. Prinsip yang dipakai hampir sama yaitu dengan menaikkan potensial gravitasi air-air yang terkumpul.
Energi Mekanik
Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik
a. Konsep Energi Mekanik
Sebuah benda bermassa m berada di posisi awal (1) dengan ketinggian h1 dan posisi simpulan (2) dengan ketinggian h2 terhadap bidang acuan. Gaya berat benda (w) = m.g melaksanakan perjuangan dari posisi (1) ke posisi (2) yang itu sebanding dengan perubahan energi potensial gravitasi dari posisi 1 ke posisi 2.
Energi mekanik, secara sederhana, sanggup diartikan sebagai jumlah antara energi potensial dan energi kinetik pada sautu benda. ketika melaksanakan usaha. Hal ini berarti, senergi suatu benda yang disebabkan lantaran gerakan, posisi atau keduanya sanggup disebut sebagai energi mekanik. Energi mekanik mempunyai satuan joule atau biasa disingkat dengan aksara J.
Contoh energi mekanik sederhana ialah ketika Anda melaksanakan service pada permainan badminton. Ketika Anda memukul bola, Anda mengeluarkan energi kinetik, dan shuttlecock yang terbang mempunyai energi potensial, kemudian jatuh ke lapangan lawan main Anda. Rangkaian acara pada permainan bulu tangkis ialah contoh penggunaan energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari.
b. Rumus Energi Mekanik
Energi mekanik ialah penjumlahan antara energi potensial dan energi kinetik, maka rumus energi mekanik ialah adonan antara rumus energi potensial dengan rumus energi kinetik. Rumus energi kinetik ialah sebagai berikut:
Em = Ep + Ek
Keterangan:
Em: Energi mekanik (joule)
Ep : energi potensial (joule)
Ek : Energi kinetik (joule)
Energi mekanik berkaitan eksklusif dengan aturan kekekalan energi. Hukum kekekalan energi berbunyi “Energi tidak sanggup diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya sanggup diubah bentuk dari bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain.
Rumus pada aturan kekekalan energi sanggup ditulis:
Em = Ep + Ek = konstan
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Em2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Keterangan:
m1 : massa benda (kg)
h1 : Ketinggian benda pada posisi awal
h2 : Ketinggian benda pada posisi akhir
v1 : kecepatan awal benda
v2 : kecepatan simpulan benda
c. Contoh Energi Mekanik dalam kehidupan sehari-hari
Salah satu contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari ialah ketika Anda memegang sebuah benda pada ketinggian 3 meter di atas tanah, maka benda tersebut tidak mempunyai energi kinetik, akan tetapi benda tersebut mempunyai energi potensial.
Benda tersebut tidak mempunyai energi kinetik lantaran belum bergerak. Benda tersebut mempunyai energi potensial lantaran posisinya berada 3 meter di atas titik atau bidang acuan
Energi mekanik ialah adonan dari energi potensial dan energi kinetik, maka jikalau ada benda yang mempunyai energi potensial saja atau energi kinetik saja, itu sudah termasuk ke dalam contoh energi mekanik.
Benda yang tadi di awal dipegang, jikalau dijatuhkan akan mempunyai energi kinetik lantaran sudah bergerak. Ketika benda hingga tanah dan berhenti, maka ia tidak lagi mempunyai energi potensial lantaran kedudukan atau posisi benda sudah sama atau berada pada titik acuan.
Contoh lain dari energi mekanik dalam kehidupan ada pada permainan bilyar. Ketika bola A dipukul dan mengenai bola B yang diam, disitu terjadi perubahan energi dari energi potensial ke energi kinetik. Hal ini mengakibatkan bola yang tadinya membisu menjadi bergerak sesudah ditumbuk bola A
Contoh energi mekanik sehari-hari berikutnya ialah pada permainan ayunan. Pada awalnya, sebuah perjuangan akan diberikan pada ebuah sistem ayunan. Ayunan akan bergerak dari titik terendah A hingga pada titik tertinggi B dan C.
Sistem ayunan akan mempunyai energi potensial maksimum ketika berada di titik B dan C, sedangkan energi kinetknya nol. Setelah berayun-ayun, energi kinetik lama-lama akan berkurang lantaran sudah diubah menjadi energi kinetik.
Contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari ter amatlah banyak. Contoh lainnya ialah ketika buah jatuh dari pohon buku jatuh dari ketinggian, dan ketika seseorang sedang melaksanakan lompat galah.
d. Contoh Soal dan Pembahasan Energi Mekanik
Soal 1
Apel dengan massa 300 gram jatuh dari poho pada ketinggian 10 meter. Jika besar gravitasi (g) = 10 m/s2, hitunglah energi mekanik pada apel!
Diketahui:
– massa benda : 300 gram (0,3 kg)
– gravitasi g = 10 m/s2
– ketinggian h = 10 m
Ditanyakan:
Energi mekanik (Em) apel
Jawab:
Benda jatuh dan tidak diketahui kecepatannya, maka energi kinetik (Ek) diasumsikan bernilai nol (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = m.g.h
Em = 0,3 kg . 10 .10
Em = 30 joule
Kesimpulan
Energi mekanik yang dimiliki oleh apel yang jatuh tersebut ialah 30 joule.
Soal 2
Sebuah buku bermassa1 kg jatuh dari gedung. Ketika jatuh ke tanah, kecepatan buku tersebut ialah 20 m/s. Berapakah tinggi gedung daerah buku terjatuh jikalau nilai g = 10 m/s2?
Diketahui
– massa m = 1 kg
– kecepatan v = 20 m/s
– grafitasi g = 10 m/s2
Ditanyakan
Ketinggian gedung (h)
Jawab
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = maksimum
Ek1 = 0 (karena buku belum bergerak
Ep2 = 0 (karena buku sudah berada di tanah dan tidak mempunyai ketinggian)
Ek2 = maksimum
m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v22
1 x 10 x h = 1/2 x 1 x 202
10 x h = 200
h = 200/10
h = 20 meter.
Kesimpulan
Jadi, ketinggian gedung daerah buku terjatuh ialah setinggi 20 meter.
Soal 3
Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar secara vertikal ke atas dengan kecepatan awal ialah 20 m/s. Apabila percepatan gravitasi g = 10 m/s2, maka ketinggian benda ketika energi potensialnya sama dengan tiga perempat energi kinetik maksimumnya ialah …
Diketahui
– massa m = 1 kg
– Kecapatan awal (V1) = 20 m/s
– percepatan grafitasi g = 10 m/s2
– Ep = 3/4 . Ek maksimum
Ditanyakan:
Ketinggian benda ketika Ep = 3/4 . Ek maks
Jawab:
Benda bergerak ke atas (vertikal), maka energi kinetik maksimum benda ialah ketika awal gerak kecepatan benda dilemparkan.
Ek maks = Ek awal
Ek maks = 1/2.m.v12
Ek maks = 1/2.1.(20)2
Ek mask = 200 joule
Ketinggian benda sanggup dihitung sebagai berikut:
Ep = 3/4. Ek maks
m.g.h = 3/4 (200)
1.10.h = 150
10h = 150
h = 15 meter.
Jadi, ketinggian benda ketika energi potensial benda sama dengan tiga perempat energi kinetik maksimum ialah 15 meter.
Pembahasan perihal energi kinetik, potensial, dan mekanik menciptakan insan semakin memahami banyak sekali jenis energi yang selama ini jarang disadari dan dipahami. Setiap kegiatan harian insan selalu memerlukan energi, mulai dari menutup pintu, bermain bola, hingga menuntun motor yang mogok di jalan raya.
Boleh copy paste, tapi jangan lupa cantumkan sumber. Terimakasih
Energi Kinetik, Potensial, dan Mekanik