Energi Mekanik, Energi Potensial, dan Energi Kinetik

Kali ini, aku mau jelasin tentang kekekalan energi mekanik yang berkaitan dengan energi kinetik dan energi potensial untuk fisika SMP. Ada soal sama pembahasannya juga biar kalian lebih mudah memahaminya. Semoga bermanfaat :)

• Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda berdasarkan kedudukannya. Rumusnya adalah

Ep = m.g.h

  Ep : energi potensial (J)
  m : massa benda (kg)
  g  : percepatan gravitasi (10 m/s²)
  h  : ketinggian benda (m)

• Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena percepatannya. Rumusnya adalah

Ek = ½ mv²   atau    Ek = m.g.(h₁−h₂)

  Ek : energi kinetik (J)
  m : massa benda (kg)
  v  : kecepatan benda (m/s)
  g  : percepatan gravitasi (10 m/s²)
  h₂ : ketinggian akhir
  h₁ : ketinggian awal

• Energi Mekanik

Energi mekanik adalah gabungan dari energi potensial dan energi kinetik. Jadi, rumusnya adalah

EM = Ep + Ek

EM = energi mekanik
Ep = energi potensial
Ek = energi kinetik

Energi mekanik tidak akan berubah pada posisi apa saja, baik digantung di pohon maupun tergeletak di tanah (kekal)

 Pada saat benda berada di kedudukan 1, benda tidak memiliki kecepatan karena tidak bergerak. Maka energi kinetiknya menjadi 0. Jadi, energi mekanik pada kedudukan ini hanya dari energi potensialnya saja, atau dengan kata lain
Ek = 0
EM = Ep + Ek
EM = Ep + 0
EM = Ep
 Sedangkan pada kedudukan 3, benda memiliki kecepatan maksimal dan tidak memiliki ketinggian. Maka energi potensialnya 0. Jadi EM = Ek

Contoh soal :

1. Seorang anak menendang bola ke atas dengan kecepatan awal 6 m/s. Jika massa bola 600 gr dan percepatan gravitasi 10 m/s², berapa energi potensial bola pada ketinggian 8 m?
Pembahasan :
v = 6 m/s
m = 600 gr = 0,6 kg
g = 10 m/s²

h = 8 m
Ep = m.g.h
     = 0,6 . 10 . 8
     = 48 J
2. Batu yang massanya 3 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Pada ketinggian 8 m dari tanah, energi kinetik batu mencapai (g = 10 m/s²)...
Pembahasan :
m = 3 kg
h₁ = 20 m
h₂ = 8 m
g = 10 m/s² 
Ek = m . g . (h₁-h₂)
     = 3 . 10 . (20-8)
     = 30. 12
     = 360 J

3. Benda yang massanya 5 kg jatuh dari ketinggian (g = 10 m/s²). Ketika benda berada pada ketinggian 4 m, kecepatan benda mencapai 10 m/s. Energi kinetik yang dimiliki benda saat menyentuh tanah adalah...
Pembahasan :
m = 5 kg
g = 10 m/s²
h = 4 m
v = 10 m/s
Kita harus mencari dulu energi mekanik pada saat benda berada di kedudukan 2
EM = Ep + Ek
       = m.g.h + ½ mv²
       = 5.10.4 + ½ 5.10.10
       = 200 + 250
       = 450 J
Yang ditanyakan pada soal ini adalah benda yang berada di kedudukan 3 (rumusnya EM = Ek), karena energi mekanik di semua kedudukan itu tetap/sama, maka
EM = Ek
450 J = Ek
Energi kinetik benda saat menyentuh tanah adalah 450 J