Zsmart.id. Dalam pelajaran mekanika, salah satu materi yang dipelajari adalah mengenai konsep usaha dan energi. Pada artikel sebelumnya, kita telah mengetahui konsep dari usaha. Pada artikel ini, kita akan mempelajari tentang energi potensial yang meliputi pengertian, jenis dan contoh soal.
Pengertian Energi Potensial
Secara umum, energi potensial merupakan energi yang ditimbulkan oleh suatu benda sebagai akibat dari perubahan posisinya baik dalam tinjauan vertikal maupun horisontal. Pada energi potensial, konsep yang melandasi adalah konsep usaha. Sehingga, kita akan menyelidiki konsep dari energi potensial sistem berlandaskan konsep usaha.
Persamaan Energi Potensial
Untuk menentukan energi potensial benda, maka kita melihat kembali persamaan dasar usaha yakni :
di mana W merupakan usaha dengan satuan J (Nm), F adalah gaya (N) dan s adalah perpindahan posisi benda (m). Persamaan usaha juga biasa dituliskan ke dalam bentuk integral yakni:
Misalkan suatu benda bermassa m dijatuhkan dari ketinggian sebuah gedung yang memiliki ketinggian sebesar h maka benda tersebut mengalami percepatan yang tetap sebesar nilai percepatan gravitasi g. Sehingga, besar energi potensial benda tersebut adalah :
dengan keterangan Ep adalah energi potensial (J), m adalah massa benda (kg), g adalah percepatan gravitasi Bumi (9.8m/s²) dan h adalah ketinggian benda relatif terhadap titik acuan (m). Terlihat bahwa, energi potensial merupakan energi yang bergantung terhadap ketinggian. Semakin tinggi benda tersebut dari permukaan bumi, maka semakin tinggi pula energi potensial yang dimiliki benda tersebut.
Jenis - Jenis Energi Potensial
Persamaan di atas, merupakan persamaan umum dari energi potensial. Sekarang kita akan mengidentifikasi jenis-jenis energi potensial
1) Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial ini terjadi akibat interaksi antara dua buah benda bermassa. Misalkan, terdapat dua buah massa M dan m yang terpisah jarak sejauh r. Pada kedua massa tersebut akan terjadi interaksi yang memenuhi persamaan gravitasi Newton yakni :
pada persamaan ini, kita hanya mengambil nilainya saja. Sehingga, apabila kita memasukkan persamaan ini ke persamaan umum usaha, maka akan diperoleh energi potensial gravitasi antar dua buah benda tersebut adalah :
di mana G merupakan kontanta gravitasi umum yakni 6.672 x 10‾¹¹Nm²/kg²
2) Energi Potensial Pegas
Sebuah pegas dengan konstanta pegas k yang diujungnya diberikan massa m lalu ditarik sejauh x dari posisi seimbangnya akan mengalami gaya yang sesuai dengan persamaan Hukum Hooke :
dengan menggunakan cara yang sama maka akan diperoleh bahwa energi potensial dari sebuah pegas adalah :
3) Energi Potensial Listrik
Sama halnya dengan poin 2 di atas, pada jenis ini yang berinteraksi adalah muatan dengan besar muatan Q dan q. Hukum Columb menyebutkan bahwa terdapat interaksi antara kedua muatan tersebut yang nilainya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar muatan tersebut. Pernyataan ini secara matematis dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan :
dengan memasukkan persamaan ini ke persamaan usaha dalam bentuk integral, maka diperoleh energi potensial listrik tersebut adalah :
di mana k merupakan konstanta yang nilainya 9x10⁹Nm²/C²
Latihan Soal Energi Potensial
1) Sebuah benda bermassa 5kg terjatuh dari sebuah gedung yang tingginya 2.5km. Tentukan besar energi potensial benda tersebut ketika menyentuh tanah !
Jawaban :
Soal ini sangatlah mudah, dengan memasukkan ke rumus umum energi potensial maka akan diperoleh energi dari benda tersebut adalah:
2) Sama pada kasus nomor 1 di atas, tentukan energi potensial benda pada saat berada 500m di atas tanah!
Jawaban :
Ketika posisi benda berada 500m di atas tanah, maka ketinggian benda di ukur dari puncak gedung ke posisi tersebut adalah 2km. Sehingga energi potensialnya adalah :
Demikian materi mengenai energi potensial meliputi pengertian, jenis dan contoh soal. Semoga bermanfaat!
Post a Comment for "Energi Potensial : Pengertian, Jenis dan Contoh Soal"