ENERGI POTENSIAL,ENERGI KINETIK DAN ENERGI MEKANIK

Energi kinetik ialah energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatan yang dilakukannya. Energi kinetik adalah lawan dari energi potensial.

Ilustrasi tentang energi potensial dan kinetik

Tulisan ini menjawab pertanyaan:
Apa perbedaan energi potensial, kinetik, dan energi mekanik?
Apa rumus energi kinetik, energi mekanik, dan energi potensial?
Apa saja contoh energi mekanik, kinetik, dan energi potensial?

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Dalam ilmu fisika, usaha didefinisikan sebagai hasil kali gaya dengan perpindahan. Suatu gaya dikatakan telah melakukan usaha jika gaya tersebut telah melakukan perpindahan. Seberapa besar pun gaya yang dilakukan, jika tidak terjadi perpindahan maka dikatakan tidak melakukan usaha. Besar usaha dirumuskan dengan rumus :

W = F.s

Dimana:
W = usaha (dalam joule)
F = gaya (dalam Newton)
s = perpindahan (dalam meter)

Apabila besarnya gaya yang dilakukan membentuk sudut terhadap bidang horizontal, maka besarnya usaha dapat dihitung dengan rumus :

W = F.cosθ 

Dimana θ adalah sudut yang dibentuk antara gaya dan bidang horizontal. Perhatikan gambar di bawah ini untuk memahami rumus tersebut.

Rumus energi potensial jika arah energi berupa sudut 

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, energi suatu benda bisa diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha. Beberapa macam-macam energi yang sering digunakan pada mekanika adalah potensial, kinetik, dan energi mekanik.

1. Energi Potensial

Energi potensial ialah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya. Dengan kata lain, energi potensial yaitu energi suatu benda untuk diam, energi agar agar benda tersebut tidak bergerak. Energi potensial dibagi menjadi dua macam, energi potensial gravitasi dan energi potensial elastis.

Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi potensial yang berada dalam medan gravitasi yang homogen. Besarnya energi potensial  gravitasi sebanding dengan massa benda dan kedudukan atau jarak benda tersebut ke pusat gravitasi. Contoh, misalkan energi potensial air yang berada di tempat yang tinggi dapat memutar turbin.
Secara matematis energi potensial gravitasi dihitung dengan rumus:

Ep = m.g.h

Dimana:
Ep = energi potensial (dalam joule)
m = massa benda (dalam kg)
g = percepatan gravitasi (dalam m/s2)
h = kedudukan benda / jarak benda ke pusat gravitasi (dalam m)

Sedangkan besarnya energi yang dibutuhkan untuk memindahkan benda bermassa m dari satu titik ke titik lain secara vertikal dihitung dengan mencari selisihnya, yaitu dengan rumus:

W = Δep = m.g.(h1 – h2)

Energi Potensial Elastis
Energi potensial elastis ialah energi potensial yang dimiliki oleh benda yang elastis. Contoh benda yang elastis adalah karet gelang, ban, dan pegas atau per. Contoh energi potensial yang dimiliki karet ketapel yang dapat melontarkan batu. Secara matematis energi potensial dapat dihitung dengan rumus:

Ep = ½.k.x2

2. Energi Kinetik

Energi kinetik ialah energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatan yang dilakukannya. Energi ini adalah lawan dari energi potensial. Jika energi potensial adalah energi untuk diam, sedang energi kinetik adalah energi untuk bergerak. Rumus energi kinetikdigunakan untuk menghitung besarnya energi suatu benda untuk bergerak. Besarnya energi ini sebanding dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya.  Secara matematis, rumus energi kinetik adalah sebagai berikut:

Ek = ½ . m . v2

Dimana:
Ek = energi kinetik (dalam joule)
m = massa benda (dalam m)
v = kecepatan benda bergerak (dalam m/s)

Besarnya usaha yang dilakukan oleh suatu gaya merupakan perubahan energi kinetik. Rumus energi kinetik untuk mengetahui besarnya usaha yaitu:

W = ΔEk = Ek akhir – Ek awal = ½ . m (v22 – v11)

3. Energi Mekanik

Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan kinetik pada suatu benda. Jadi, energi mekanik merupakan kombinasi antara energi potensial dan kinetik.  Rumus energi mekanik yaitu:

Wm = Ep + Ek
Wm = m.g.h + ½.m.v2

Dalam fisika, berlaku hukum  kekekalan energi mekanik. Hukum kekekalan energi mekanik berbunyi

Energi mekanik sebelum kejadian dan energi mekanik sesudah kejadian adalah sama

Besarnya energi mekanik yang berkaitan dengan hukum kekekalan energi mekanik dapat dihitung dengan rumus kekekalan energi mekanik sebagai berikut:

Em awal = Em akhir
Ep + Ek = konstan
m.g.h1 + ½.m.v12 = m.g.h2 + ½.m.v22