HusainAhmad.com Teman-teman pada hari ini kita akan membahas dua bentuk energi yang paling lazim dijumpai dan dibahas dalam fisika. Bentuk energi yang dimaksud adalah energi Kinetik dan Energi Potensial. Selain itu kita sedikit akan membahas tentang perubahan energi antara keduanya.
Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi suatu benda karena geraknya. Semakin cepat suatu benda bergerak, semakin besar energi kinetik yang dimilikinya. Untuk melihat hubungan yang tepat antara energi kinetik dan kecepatan. Perhatikan sebuah benda bermassa m, mula-mula diam, dikenai gaya konstan F selama waktu t.
Misalkan kecepatan benda pada waktu t adalah v. Oleh karena itu, jarak yang ditempuh:
s=\frac{1}{2}(u+v)t=\frac{1}{2}vt...... (u=0)Percepatan,
a=\frac{v-u}{t}=\frac{v}{t}Dengan Menggunakan Hukum II Newton,
F=ma=m\frac{v}{t}Karena itu. usaha yang dilakukan (W) oleh gaya (F) untuk memindahkan benda sejauh s adalah.
W=Fs=m\frac{v}{t}\ \frac{vt}{2}=\frac{1}{2}mv^2Karena perubahan energi kinetik disebabkan oleh kerja yang dilakukan. sehingga
E_k=\frac{1}{2}mv^2Energi Potensial
Energi potensial adalah energi suatu benda karena kedudukannya. Jika sebuah benda bermassa m diangkat melalui ketinggian vertikal Δh dengan kecepatan tetap, gaya yang diperlukan untuk menaikkannya sama dan berlawanan dengan beratnya mg.
Jadi, usaha yang dilakukan untuk menaikkan benda = gaya x jarak yang dipindahkan
= m g Δh
Usaha yang dilakukan pada benda meningkatkan energi potensial gravitasinya. Perubahan energi potensial gravitasi EP = mgΔh
Dengan g adalah persecepatan gravitasi di permukaan bumi. g = 9,8 ms-2
Perubahan energi yang melibatkan kinetik dan energi potensial
Perhatikan sebuah benda bermassa m yang dilepaskan di atas tanah dari ketinggian Δh . Jika hambatan udara diabaikan, benda akan mengalami pertambahan kecepatan saat jatuh. Oleh karena itu, energi potensialnya berkurang dan energi kinetiknya meningkat. Setelah jatuh melalui ketinggian vertikal Δh, energi kinetiknya sama dengan energi potensialnya yang hilang akibat “pengurangan” ketinggiannya:
\frac{1}{2} mv^2=mg\Delta hSebuah pendulum
Sebuah titik massa pada sistem pendulum berpindah dari posisi keseimbangan dan kemudian dilepaskan. Titik massa pendulum melewati posisi setimbang dengan kecepatan maksimum kemudian melambat hingga mencapai ketinggian maksimum di sisi lain dari posisi setimbang. jika ketinggian awalnya di atas posisi setimbang = ho, maka setiap kali ketinggiannya di atas posisi kesetimbangan = h, kecepatannya pada ketinggian ini sedemikian rupa sehingga energi kinetik = kehilangan energi potensial dari ketinggian maksimum:
\frac{1}{2}mv^2=mg(h_o-h)Mobil pada lintasan menurun
Jika mobil awalnya diam pada puncak lintasan menurun, kemudian kecepatannya menjadi v didasar lintasan, maka:
- Energi Kinetiknya:
E_k=\frac{1}{2} mv^2- Energi Potensial yang berkurang adalah, mgh, dengan h adalah ketinggian mula-mula mobil.
- Usaha yang dikerjakan (akibat gesekan dengan permukaan dan atau angin)
W=mgh-\frac{1}{2}mv^2Contoh Soal:
Sebuah roller coster menurun secara vertikal sejauh 55 m pada jarak 120 m di sepanjang lintasan. Massa roller coster adalah 2.500 kg. di dasar lintasan mencapai kecepatan 30 m/s, dan mencapai kecepatan minimal di puncak lintasan. Tentukanlah, (Gunakan g = 9,8 m/s2)
a. Energi potensial roller coster yang hilang,
b.Perubahan energi kinetiknya,
c Gaya gesekan rata-rata pada roller coster selama turun.
Penyelesaian:
a. Energi Potensial yang hilang: mgΔh = 2500 x 9,8 x 55 = 1,35 x 106 J.
b. Perubahan Energi Kinetik:
=\frac{1}{2}mv^2= \frac{1}{2}(2500)(30^2)=1,13\ x\ 10^6\ Jc. Usaha yang dikerjakan oleh gaya gesekan:
W=Fs=mg\Delta h-\frac{1}{2}mv^2=(1,35\ x\ 10^6-1,33\ x\ 10^6)=2,2\ x\ 10^2\ J.Jika menurut anda artikel ini bermanfaat, silahkan untuk membagikannya, memberi komentar, dan meng klik iklannya…. Hal ini dapat menjaga eksistensi website ini. Terima kasih.