Hukum Kekekalan Energi – Bunyi, Konsep, Rumus dan Contohnya

Hukum Kekekalan Energi – Bunyi, Konsep, Rumus dan Contohnya – Dalam kehidupan kita sehari-hari terdapat banyak jenis energi. Selain energi potensial dan energi kinetik pada benda-benda biasa (skala makroskopis), terdapat juga bentuk energi lain. Ada energi listrik, energi panas, energi litsrik, energi kimia yang tersimpan dalam makanan dan bahan bakar, energi nuklir, dll. Setelah muncul teori atom, dikatakan bahwa bentuk energi lain tersebut (energi listrik, energi kimia, dll) merupakan energi kinetik atau energi potensial pada tingkat atom.

Energi tersebut dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Misalnya ketika dirimu menyalakan lampu neon, pada saat yang sama terjadi perubahan energi listrik menjadi energi cahaya. Contoh lain adalah perubahan energi listrik menjadi energi panas (setrika), energi listrik menjadi energi gerak (kipas angin) dll. Proses perubahan bentuk energi ini sebenarnya disebabkan oleh adanya perubahan energi antara energi potensial dan energi kinetik pada tingkat atom. Pada tingkat makroskopis, kita juga bisa menemukan begitu banyak contoh perubahan energi.

Perubahan energi biasanya melibatkan perpindahan energi dari satu benda ke benda lainnya. Air pada bendungan memiliki energi potensial dan berubah menjadi energi kinetik ketika air jatuh. Energi kinetik ini dpindahkan ke turbin. selanjutnya energi gerak turbin diubah menjadi energi listrik. Energi potensial yang tersimpan pada ketapel yang regangkan, dapat berubah menjadi energi kinetik batu apabila ketapel kita lepas. Busur yang melengkung juga memiliki energi potensial. Energi potensial pada busur yang melengkung dapat berubah menjadi energi kinetik anak panah.

Contoh yang disebutkan di atas menunjukkan bahwa pada perpindahan energi selalu disertai dengan adanya usaha. Air melakukan usaha pada turbin, karet ketapel melakukan usaha pada batu, busur melakukan usaha pada anak panah. Hal ini menandakan bahwa usaha selalu dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda yang lainnya

Hukum Kekekalan Energi Berbunyi

“energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, namun dapat berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”

Hal yang luar biasa dalam fisika dan kehidupan kita sehari-hari adalah ketika energi dipindahkan atau diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, ternyata tidak ada energi yang hilang bin lenyap dalam setiap proses tersebut. ini adalah hukum kekekalan energi, sebuah prinsip yang penting dalam ilmu fisika. Hukum kekekalan energi dapat kita nyatakan juga sebagai berikut :

“Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain dan dipindahkan dari satu benda ke benda yang lain tetapi jumlahnya selalu tetap. Jadi energi total tidak berkurang dan juga tidak bertambah.“

Energi alam semesta adalah tetap, sehingga energi yang terlibat dalam suatu proses kimia dan fisika hanya merupakan perpindahan atau perubahan bentuk energi.

Contoh perubahan energi :

• Energi radiasi diubah menjadi energi panas.
• Energi potensial diubah menjadi energi listrik.
• Energi kimia menjadi energi listrik.

Simak Juga : Usaha, Energi dan Daya – Pengertian, Satuan, Rumus dan Contohnya

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Sebuah benda yang dilempar ke atas akan memiliki energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial dimiliki karena ketinggiannya, sedangkan energi kinetik karena geraknya. Makin tinggi benda tersebut terlempar ke atas, makin besar energi potensialnya. Namun, makin kecil energi kinetiknya. Pada ketinggian maksimal, benda mempunyai energi potensial tertinggi dan energi kinetik terendah.

Untuk lebih memahami energi kinetik perhatikan sebuah bola yang dilempar ke atas. Kecepatan bola yang dilempar ke atas makin lama makin berkurang. Makin tinggi kedudukan bola (energi potensial gravitasi makin besar), makin kecil kecepatannya (energi kinetik bola makin kecil). Saat mencapai keadaan tertinggi, bola akan diam.

Hal ini berarti energi potensial gravitasinya maksimum, namun energi kinetiknya minimun (v = 0). Pada waktu bola mulai jatuh, kecepatannya mulai bertambah (energi kinetiknya bertambah) dan tingginya berkurang (energi potensial gravitasi berkurang). Berdasarkan kejadian di atas, seolah terjadi semacam pertukaran energi antara energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Apakah hukum kekekalan energi mekanik berlaku dalam hal ini?

Mari kita analisis :

Saat benda jatuh, makin berkurang ketinggiannya makin kecil energi potensialnya, sedangkan energi kinetiknya makin besar. Ketika benda mencapai titik terendah, energi potensialnya terkecil dan energi kinetiknya terbesar. Mengapa demikian?

Bola yang jatuh dari ketinggian h. Perhatikan gambar diatas, ketika sebuah bola berada pada ketinggian h, maka energi potensial di titik A adalah

E_pA = m · g · h, sedangkan energi kinetiknya

E_kA = ½ mv²

Karena v = 0, maka E_kA = 0. Jumlah antara energi potensial di titik A dan energi kinetik di titik A sama dengan energi mekanik. Besarnya energi mekanik adalah:

E_mA = E_pA + E_kA
E_mA = mgh + 0
E_mA = mgh

Misalnya, dalam waktu t sekon bola jatuh sejauh h₁ (titik B), sehingga jarak bola dari tanah adalah h – h₁. Energi potensial bola di titik B adalah E_pB = mg(h – h₁). Dari titik A ke titik B ternyata energi potensialnya berkurang sebesar m g h₁. Sedangkan, energi kinetik saat bola di B adalah sebagai berikut. Saat bola jatuh setinggi h₁, bola bergerak berubah beraturan dengan kecepatan awal nol.

Kecepatan benda tersebut adalah:

v = v_o + g · t   (v_o = 0)

Jadi, energi kinetik bola di titik B adalah:

Jumlah energi kinetik dan energi potensial setelah benda jatuh sejauh h₁ (di titik B) adalah sebagai berikut.

E_mB = E_kB + E_pB
E_mB = mgh₁ + (mgh – mgh₁)
E_mB = mgh

Jadi, energi mekanik di titik B adalah E_mB = mgh

Berdasarkan perhitungan menunjukkan energi mekanik di titik A besarnya sama dengan energi mekanik di titik B (E_mA = E_mB). Jadi, dapat disimpulkan bahwa jumlah energi mekanik benda yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi adalah tetap.

Jika pada saat kedudukan di A jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah E_pA + E_kA, sedangkan pada saat kedudukan di B jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah E_pB + E_kB, maka : E_pA + E_kA = E_pB + E_kB atau E_p + E_k = tetap. Inilah yang dinamakan Hukum kekekalan energi mekanik.

Sudah selesai membaca materi ini ? Ayo lihat dulu Daftar Materi Fisika

Posting terkait:

Majas – (Pengertian, Macam-macam dan Contohnya)

Kalimat Efektif – (Pengertian, Ciri, Syarat dan Strukturnya)

Teks Negosiasi – (Pengertian, Ciri-ciri, Tujuan dan Penjelasan Lengkapnya)