Untuk pembahasan kali ini kami akan mengulas mengenai Hukum Kekekalan Energi yang dimana dalam hal ini meliputi pengertian, fungsi, manfaat, penemu, bunyi, rumus dan contoh, untuk lebih memahami dan mengerti simak ulasan dibawah ini.
Pengertian Hukum Kekekalan Energi
Dalam ilmu fisika, hukum kekekalan energi menyatakan bahwa jumlah energi dari sebuah sistem tertutup itu tidak berubah ia akan tetap sama. Energi tersebut tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan oleh manusia ; namun ia dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Contohnya, energi kimia dapat diubah menjadi energi kinetik dalam ledakan dinamit.
Penemu dari Hukum Kekekalan Energi adalah James Prescott Joule, yaitu seorang ilmuan dari Inggris yang lahir pada tanggal 24 Desember 1818 dan meninggal pada tanggal 11 Oktober 1889. Ketika itu Hukum Kekekalan Energi merupakan hukum pertama dalam termodinamika.
Manfaat dan Fungsi Kekekalan Energi
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, setelah muncul teori atom, dikatakan bahwa bentuk energi lain tersebut (energi listrik, energi kimia, dkk) merupakan energi kinetik atau energi potensial pada tingkat atom (pada skala mikroskopis – disebut mikro karena atom tu kecil.
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.
Bentuk-Bentuk Energi
Berdasarkan hukum ini, terdapat 3 bentuk energi yaitu:
Energi Kinetik
Energi kinetik merupakan usaha yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah benda dengan massa tertentu dari keadaan diam hingga mencapai kecepatan tertentu. Jadi, Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki sebuah benda karena pergerakannya. Kata “kinetik” itu sendiri berasal dari bahasa Yunani, yaitu “kinesis” yang artinya gerak. Secara umum terdapat dua jenis energi kinetik, yaitu :
Energi Kinetik Translasi, yaitu energi yang dimiliki oleh benda yang mengalami gerak lurus (lintasannya berupa garis lurus).
Energi Kinetik Rotasi, yaitu energi yang dimiliki oleh benda yang berotasi (lintasannya berupa lingkaran).
Rumus Energi Kinetik
Ek = mv2
Keterangan:
Ek = Energi Kinetik
m = Massa Benda (kg)
v = Kecepatan Benda (m/s)
Energi Potensial
Energi Potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut. Ada beberapa hal yang mempengaruhi energi potensial dari sebuah benda, tetapi tiga hal yang paling utama adalah massa benda tersebut, gaya gravitasi dan ketinggian benda tersebut.
Rumus Energi Potensial
Ep = m.g.h
Keterangan:
Ep= Energi Potensial
m = Massa Benda (kg)
g = Gravitasi (m/s)
h =Ketinggian (m)
Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang berhubungan dengan gerak dan posisi dari sebuah benda. Oleh karena itu energi mekanik merupakan energi yang didapatkan dari penjumlahan energi kinetik dan energi potensial dalam melakukan suatu usaha.
Contoh energi mekanik adalah ketika kita memukul paku dengan sebuah palu, nah palu itu akan kita angkat sehingga posisinya lebih tinggi (energi potensial), kemudian kita gerakan ke arah paku dengan kecepatan tertentu (energi kinetik), kemudian saat paku dan palu bersentuhan, paku akan terdorong (energi mekanik) dan tujuan kita tercapai.
Rumus Energi Mekanik
Em = Ek + Ep
Keterangan:
Em = Energi Mekanik
Ek = Energi Kinetik
Ep = Energi Potensial
Bunyi Hukum Kekekalan Energi
“Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk energi lain”.
Rumus Hukum Kekekalan Energi
Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa besar energi mekanik pada benda yang bergerak selalu tetap. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut:
Em1 = Em2
Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
Keterangan:
Em1, Em2 : energi mekanik awal dan energi mekanik akhir (J).
Ek1, Ek2 : energi kinetik awal dan energi kinetik akhir (J).
Ep1, Ep2 : energi potensial awal dan energi potensial akhir (J).
Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi
1. Sebuah mangga bermassa 1,2 kg jatuh dari pohon dengan ketinggian 5 m di atas tanah. (g = 10 m/s2).
Berapa energi potensial dan energi kinetik mula-mula?
Berapa energi potensial dan energi kinetik pada saat tingginya 4,8 m? Berapa kecepatan mangga saat itu?
Berapa kecepatan saat menyentuh tanah?
Pembahasan
Diketahui:
m = 1,2 kg
h = 5 mg = 10 m/s2
Ditanya:
a. Ep dan Ek mula-mula = …?
Ep dan Ek saat h1 = 4,8 = …? v1 = …?
v saat menyentuh tanah = …?
Jawaban Soal Hukum Kekekalan Energi
2. Andi menjatuhkan sebuah batu dari ketinggian 20 meter sehingga batu bergerak jatuh bebas. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, maka kecepatan batu setelah berpindah sejauh 5 meter dari posisi awalnya adalah ….
A. 10√3 m/s
B. 10 m/s
C. 8 m/s
D. 5√3 m/s
E. 5 m/s
Petunjuk penyelesaian:
Sebenarnya, soal di atas dapat kita selesaikan dengan konsep gerak jatuh bebas. Tapi pada kesempatan ini, kita akan menyelesaikannya dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik.
Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : Pengertian Dan Sejarah Ilmu Fisika Menurut Teori Riset
Berdasarkan soal:
Dik : h1 = 20 m, v1 = 0, g = 10 m/s2, h = 5 m, h2 = 20 – 5 = 15 m
Dit : v2 = … ?
Sesuai dengan hukum kekekalan energi mekanik:
⇒ Em1 = Em2
⇒ Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
⇒ m.g.h1 + ½ m.v12 = m.g.h2 + ½m.v22
⇒ m. 10 (20) + 0 = m. 10 (15) + ½m.v22
⇒ 200 m = 150 m + ½m.v22
⇒ 200 = 150 + ½ v22
⇒ 200 – 150 = ½ v22
⇒ 50 = ½ v22
⇒ 100 = v22
⇒ v2 = 10 m/s
Untuk memastikan jawaban, mari kita coba selesaikan soal di atas dengan konsep gerak jatuh bebas. Sesuai dengan konsep gerak jatuh bebas, kecepatan benda pada ketinggian tertentu dapat dihitung dengan rumus berikut:
⇒ v22 = 2.g.h
⇒ v22 = 2. (10) (5)
⇒ v22 = 100
⇒ v2 = 10 m/s
Jawaban : B
3. Bola pejal bermassa 1 kg dilempar vertikal ke atas dari tanah dengan kecepatan awal 40 m/s. Jika percepatan gravitasi di tempat itu adalah 10 m/s2, maka besar energi kinetik bola saat bola mencapai ketinggian 20 meter adalah ….
A. 600 J
B. 500 J
C. 300 J
D. 200 J
E. 100 J
Petunjuk penyelesaian:
Jika dalam suatu sistem berlaku hukum kekekalan energi mekanik, maka energi mekanik sistem akan selalu tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik sistem sama di segala titik. Secara matematis, hukum kekekalan energi mekanik ditulis sebagai berikut:
⇒ Em1 = Em2
⇒ Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
⇒ m.g.h1 + ½ m.v12 = m.g.h2 + ½m.v22
Baca Juga Artikel yang Mungkin Terkait : Kalorimeter
Keterangan :
Ep1 = energi potensial benda pada kondisi pertama (J)
Ep2 = energi potensial benda pada kondisi kedua (J)
Ek1 = energi kinetik benda pada kondisi pertama (J)
Ek2 = energi kinetik benda pada kondisi kedua (J)
h1 = ketinggian mula-mula (m)
h2 = ketinggian pada kondisi kedua (m)
v1 = kecepatan benda pada kondisi awal (m/s)
v2 = kecepatan benda pada kondisi kedua (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
m = massa benda (kg)
Berdasarkan soal:
Dik : m = 1 kg, h1 = 0, v1 = 40 m/s, g = 10 m/s2, h2 = 20 m
Dit : Ek2 = … ?
Sesuai hukum kekekalan energi mekanik:
⇒ m.g.h1 + ½ m.v12 = m.g.h2 + Ek2
⇒ 1 (10) (0) + ½ 1 (40)2 = 1 (10) (20) + Ek2
⇒ 800 = 200 + Ek2
⇒ Ek2 = 800 – 200
⇒ Ek2 = 600 J
Jawaban : A
Demikianlah pembahasan mengenai Hukum Kekekalan Energi – Pengertian, Fungsi, Manfaat, Penemu, Bentuk, Bunyi, Rumus & Contoh semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya.
