Daftar isi
Pengertian energi mekanik
Energi mekanik merupakan energi yang dimiliki oleh benda karena gerak dan kedudukannya. Energi mekanik juga dikenal sebagai energi gerak yaitu kekuatan yang mampu menggerakkan suatu benda. Energi mekanik ini terjadi ketika sebuah gaya bekerja pada suatu objek dan menggunakan energi yang dimanfaatkan menjadi sebuah gerakan.
Sifat energi mekanik selalu tetap meskipun energi potensial dan energi kinetiknya terus berubah. Jika energi kinetiknya minimum maka energi potensialnya maksimum dan sebaliknya jika energi potensialnya minimum maka energi kinetiknya maksimum.
Selain itu pengertian energi mekanik juga dikemukakan oleh para ahli salah satunya Arif Alfatah dan Muji Lestari (2009) bahwa energi adalah sesuatu yang dibutuhkan oleh benda agar dapat melakukan usaha. Dalam kenyataannya setiap perubahan diperlukan suatu usaha.
Sehingga usaha juga didefinisikan sebagai kemampuan untuk mempengaruhi perubahan. Selanjutnya Alvin Hadiwono (2007) mengemukakan bahwa energi membahas tentang apapun yang bergerak dan berhubungan dengan ruang dan waktu.
Jenis Energi Mekanik
Sebelumnya sudah diketahui bahwa energi mekanik merupakan total dari energi kinetik dan energi potensial.
Kedua jenis energi mekanik ini masing-masing memiliki sifat dan karakter yang berbeda. Berikut penjelasannya
- Energi Kinetik
Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda bergerak. Semakin tinggi kecepatan sebuah benda bergerak maka semakin besar juga energi yang dimiliki.
Sebagai contoh dari energi kinetik yaitu saat seseorang mengendarai sepeda. Umumnya energi kinetik bergantung pada besaran massa dan kecepatan. Kedua hal ini yang menjadi dasar dalam rumus energi kinetik.
- Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kondisi atau kedudukannya. Energi ini memiliki beberapa bentuk yaitu energi potensial elastis yaitu energi yang dimiliki oleh benda – benda yang memiliki sifat elastis seperti pegas, dan karet.
Selanjutnya juga terdapat energi potensial gravitasi yaitu energi yang dipengaruhi oleh adanya gaya gravitasi sebagai contoh saat seseorang melempar bola.
Asas Kekekalan Energi Mekanik
Asas kekekalan energi mekanik merupakan sebuah asas dalam mekanika yang menyatakan bahwa energi itu kekal sehingga tidak dapat berubah sepanjang waktu. Dalam asas ini energi kinetik dan energi potensial akan saling menyempurnakan sehingga jumlah energi mekanik secara keseluruhan tidak berubah dan tetap sama.
Asas kekekalan energi mekanik ini digunakan untuk menganalisa suatu benda berdasarkan gerakannya tanpa dipengaruhi oleh faktor lain diluar benda tersebut. Selain itu energi dapat berpindah ke benda lain melalui suatu gaya yang menyebabkan pergeseran.
Dalam kekekalan energi mekanik terdapat hukum yang berbunyi “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah bentuk dari bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain”.
Hukum ini dikemukakan oleh seorang ahli fisika asal Inggris yaitu James Prescott Joule. Pada dasarnya hukum kekekalan energi ini merupakan suatu hukum fisika yang menyatakan bahwa energi itu kekal dan dapat mengalami perubahan bentuk.
Rumus Energi Mekanik
Sesuai dengan penjelasa sebelumnya bahwa energi mekanik merupakan jumlah total dari energi kinetik dan potensial. Maka rumus energi mekanik dapat dituliskan sebagai berikut
EM = EP + EK
Keterangan :
EM = energi mekanik
EP = energi potensial
EK = energi kinetik
Sedangkan pada energi potensial dan energi kinetik memiliki rumus masing – masing yaitu
EP = m . g . h
EK = ½ . m . v2
Keterangan :
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)
h = ketinggian (m)
v = kecepatan (m/s)
Berdasarkan penjabaran dari rumus energi potensial dan energi kinetik, maka rumus untuk energi mekanik adalah sebagai berikut
EM = EP + EK
EM = (m . g . h) + (½ . m . v2)
Contoh Soal
Berikut beberapa contoh soal mengenai energi mekanik
- Sebuah kelapa dengan berat 500 gram jatuh dari pohonnya pada ketinggian 10 meter. Jika besar gravitasi adalah 15 m/s2, berapa energi mekanik yang ada pada kelapa?
Diketahui :
m = 500 gram (0,5 kg)
h = 10 m
g = 15 m/s2
Ditanya : energi mekanik pada kelapa
Jawab :
Karena benda jatuh tidak diketahui kecepatannya maka diasumsikan bernilai nol
EM = EP + EK
EM = (m . g . h) + EK
EM = (0,5 . 15 . 10) + 0
EM = 75 + 0
EM = 75 joule
- Bola dengan massa 100 gram dilempar secara vertikal dengan kecepatan 30 m/s. Tentukan EP, EK dan EM saat bola berada pada ketinggian 10 meter
Diketahui :
m = 100 gram (0,1 kg)
v = 30 m/s
DItanya :
EP, EK dan EM pada ketinggian 10 meter
Jawab :
EP = m . g . h
EP = 0,1 . 10 . 10
EP = 10 joule
EK = ½ . m . v2
EK = ½ . 0,1 . 302
EK = 45 joule
EM = EP + EK
EM = 10 + 45
EM = 55 joule