KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
B. KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
Tujuan pembelajaranmu adalah dapat:
Perubahan energi mekanik berkaitan dengan hukum kekekal- ( membedakan konsep an energi. Energi mekanik terdiri atas energi potensial dan energi
energi kinetik dan kinetik. Apakah yang dimaksud energi potensial dan apa pula yang
energi potensial pada dimaksud energi kinetik? Untuk menjawabnya, ikutilah uraian
suatu benda yang berikut ini.
bergerak; ( menunjukkan konsep
1. Energi Potensial kekekalan energi.
Buah mangga yang jatuh dari tangkai pohonnya akan membekas pada tanah yang lembek. Tanah itu membekas karena mangga mempunyai energi untuk melakukan usaha atau kerja terhadap tanah tersebut. Kelapa mempunyai energi karena letaknya terhadap tanah. Makin tinggi letaknya, makin besar energi yang dipunyai kelapa.
Pada dasarnya yang menyebabkan kelapa jatuh adalah adanya Sumber: Ensiklopedi Umum untuk gaya gravitasi bumi. Gaya itu bersifat menarik semua benda yang
Pelajar, 2005
ada di sekitar permukaan bumi. Hal itulah yang menyebabkan kita S Gambar 14.5 Mangga pada tidak terlempar meskipun bumi bergerak cepat ketika berotasi.
tangkai pohon mempunyai energi potensial gravitasi
Energi dan Usaha
Jadi, energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena letak atau kedudukannya. Dengan kata lain, energi potensial dipenga- ruhi oleh gaya gravitasi bumi.
Besar energi potensial dirumuskan sebagai berikut.
EP = m . g . h Dengan:
EP = energi potensial (joule atau J) m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (ms -2 )
h = ketinggian benda dari tanah (m)
2. Energi Kinetik
Mobil yang melaju di jalan raya mempunyai kecepatan. Jika kecepatan tidak dikontrol, akan menyebabkan kecelakaan. Pada saat terjadi kecelakaan mungkin badan mobil hancur dan menyebabkan cidera pada pengendaranya. Mengapa mobil bisa hancur? Karena mobil yang bergerak dengan kecepatan tinggi mempunyai energi gerak. Makin tinggi kecepatannya, makin besar energi geraknya.
Sumber: Ensiklopedi Umum untuk
Jadi, energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh sebuah Pelajar, 2005 benda karena geraknya.
S Gambar 14.6 Mobil yang bergerak mempunyai energi
Besar energi kinetik dirumuskan sebagai berikut.
gerak/energi kinetik
1 EK = 2 mv 2
Dengan: EK
= energi kinetik (joule atau J)
= massa benda (kg)
= kecepatan benda (ms -2 )
3. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
A Untuk mempermudah pembahasan Hukum Kekekalan Energi Mekanik, kita cermati sebuah benda yang jatuh dari suatu ketinggian tertentu. Perhatikan Gambar 14.7.
Berdasarkan Gambar 14.7, ketika posisi di A, benda hanya
B mempunyai energi potensial (EP
A ) dan EK A = 0. Posisi di B, benda mempunyai energi potensial (EP B ) yang lebih kecil daripada EP A dan
energi kinetik (EK B ) yang lebih besar daripada EK A . Ketika posisi di
C, benda hanya mempunyai energi kinetik (EK ) dan EP = 0.
Pada benda yang jatuh dari ketinggian tertentu selalu terjadi
perubahan bentuk energi. Pada ketinggian tertentu benda mem-
S Gambar 14.7 Benda yang
jatuh dari ketinggian tertentu
punyai energi potensial (EP), sedangkan energi kinetiknya (EK) nol.
Mari BIAS 2
Saat bergerak jatuh, energi potensial berkurang digantikan dengan energi kinetik, dan makin dekat dengan tanah pengurangan energi potensialnya makin besar, sedangkan energi kinetiknya makin besar. Setelah hampir mendekati permukaan tanah, energi potensialnya tidak ada hanya tinggal energi kinetik yang nilainya sebesar energi potensial pada benda sebelum jatuh.
Jumlah energi potensial (EP) dan energi kinetik (EK) disebut energi mekanik. Jumlah energi mekanik pada suatu benda tetap di manapun berada asalkan tidak ada gaya dari luar yang memengaruhinya. Pernyataan ini disebut hukum kekekalan energi mekanik. Hukum kekekalan energi secara matematis dirumuskan:
EM = EP + EK = konstan
EP A + EK A = EP B + EK B = EP C + EK C
1. Sebuah nangka
Penyelesaian:
tergantung di pohon
Diketahui: m = 2 kg
pada ketinggian 10 m
g = 10 ms -2
dari permukaan tanah.
h = 10 m
Massa nangka 2 kg
Ditanyakan: EP = ... ?
dan percepatan gravi- tasi bumi 10 ms -2 .
Jawab: EP = m g h
10 m = 200 joule tensial yang dimiliki
Hitunglah energi po-
= 2 kg u
10 ms -2 u
Jadi, energi potensial yang dimiliki nangka adalah 200 joule. nangka tersebut.
2. Sebuah mobil
Penyelesaian:
massanya 0,6 ton
Diketahui: m = 0,6 ton = 600 kg
bergerak dengan v = 72 km/jam = 20 ms -1 kecepatan 72 km/
jam. Berapa besar
Ditanyakan: EK = ... ?
energi kinetik yang
dimiliki mobil 2 mv
Jawab: EK =
tersebut?
2 u 600 kg u (20 ms -1 ) Jadi, energi kinetik yang dimiliki mobil adalah 120.000 joule.
2 = 120.000 joule
Energi dan Usaha
Tujuan Pembelajaran