Energi mekanik adalah energi yang disebabkan karena adanya suatu usaha yang berhubungan dengan

Motor yang melaju di jalan raya, atau perahu yang bergerak cepat di atas air, merupakan salah satu penerapan energi kinetik dalam kehidupan sehari-hari. Energi ini berkaitan dengan gerak sebuah benda.

Table of Contents Show

Sekilas Tentang Energi Kinetik
Jenis-Jenis Energi Kinetik
1. Energi Kinetik Translasi
2. Energi Kinetik Rotasi
Hubungan Energi Kinetik dengan Energi Mekanik
Energi Kinetik
Energi Potensial
Energi Mekanik
Contoh Soal Usaha dan Energi
Video yang berhubungan

Secara umum, benda yang dipengaruhi oleh tenaga gerak pasti memiliki energi kinetik. Melansir ruangguru.com, suatu benda yang berada dalam kondisi diam tidak memiliki energi kinetik.

Sebab dari pengertian dasarnya, semakin cepat benda itu bergerak, energi kinetiknya akan semakin besar. Selain itu, besarnya massa suatu benda juga punya andil besar pada ukuran energi kinetik.

Sekilas Tentang Energi Kinetik

Mengutip sumber.belajar.kemdikbud.go.id, suatu benda bisa dikatakan memiliki energi saat adanya pengaruh dari massa (m) dan kecepatan (v). Semakin cepat benda itu bergerak, semakin besar juga energi kinetiknya. Dalam ilmu fisika, energi kinetik disimbolkan "Ek".

Rumus dari energi kinetik bisa ditulis seperti ini Ek = 1/2.m.v2. Cara kerja yaitu "energi potensial sama dengan setengah dikali massa dikali kecepatan (kuadrat)".

Rumus di atas bisa dipakai untuk menghitung seberapa besar energi kinetik pada suatu benda. Untuk caranya, simak contoh soal berikut ini:

Advertising

1. Pertanyaan:

Sebuah mobil memiliki massa 600 kg. Mobil tersebut melaju dengan kecepatan 30 m/s. Jika mobil itu berhenti secara mendadak, maka berapa energi kinetiknya?.

Jawaban:

Diketahui:

Massa sebuah mobil (m) = 600 kg.

Kecepatan sebuah mobil (v) = 30 m/s.

Ditanyakan: berapa energi kinetik (Ek) dari mobil itu saat direm mendadak?.

Jawab:

Ek = 1/2.m.v2

Ek = 1/2 × 600 × (30)2.

Ek = 270.000 J.

Jadi energi kinetik dari mobil yang berhenti mendadak tersebut adalah 270.000 Joule.

2. Pertanyaan:

Sebuah mobil jip memiliki massa 800 kg. Selain itu energi kinetik mobil tersebut sebesar 560.000 Joule. Bila melihat besaran energi kinetiknya, maka berapa kecepatan mobil jip itu?

Jawaban:

Diketahui:

Energi kinetik: 560.000 J.

Massa mobil jip (m) = 800 kg.

Ditanyakan:

Berapa kecepatan (v) dari mobil jip itu?.

Jawab:

Ek = 1/2 × m × v2

v = √ 2 x Ek/m

v = √ 2 x 560.000 / 800

v = 37,42 m/s

Jadi kecepatan mobil yang memiliki energi kinetik sebesar 560.000 Joule itu adalah 37,42 m/s.

Melihat dua contoh soal di atas, rumus energi kinetik cukup mudah untuk dikerjakan. Kunci paling pentingnya yaitu memahami cara kerjanya.

Tidak hanya berkaitan dengan gerak benda, energi kinetik juga punya hubungan dengan usaha. Pada dasarnya usaha merupakan perubahan energi.

Istilah "usaha" dalam ilmu fisika yaitu perkalian gaya yang searah perpindahannya dengan jarak. Sederhananya usaha merupakan besarnya energi untuk merubah posisi benda yang diberikan gaya. Simbol usaha yakni "W".

Dikutip dari buku berjudul Energi dan Perubahanya yang diterbitan PPPPTK IPA, hubungan antara energi kinetik dengan usaha bisa dirumuskan seperti ini "W = ∆Ek = ½ mv2&³2; - ½ mv1&³2;".

Keterangan rumus:

W adalah usaha (Joule).
∆Ek adalah perubahan energi kinetik (Ek).
½ mv2&³2; - ½ mv1&³2; adalah perubahan kecepatan (m/s2).

Untuk memahami rumus di atas, sebaiknya materi tentang Hukum Newton, Gerak Lurus, dan Gaya Gravitasi harus dipelajari terlebih dahulu.

Jenis-Jenis Energi Kinetik

Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) menyebutkan, pengertian dari energi kinetik adalah energi yang disebabkan oleh pengaruh suatu massa (tenaga gerak). Konsep energi ini sangat berbeda dengan energi potensial. Energi potensial merupakan energi pada suatu benda yang dipengaruhi oleh letaknya yang berada di medan gaya.

Energi kinetik punya segudang kegunaan. Dalam kehidupan sehari-hari kita bisa menjumpainya dengan mudah. Selain itu, ternyata energi kinetik bisa dibedakan juga berdasarkan jenisnya.

Merangkum dari beberapa sumber, berikut jenis-jenis energi kinetik yang harus diketahui:

1. Energi Kinetik Translasi

Sebuah benda yang bergerak lurus (gerak pada arah dan kecepatan yang sama) disebut sebagai gerak translasi. Pada materi energi kinetik, pergerakan objek pada garis lurus dipastikan memiliki energi di dalamnya. Istilah ini dinamakan energi kinetik translasi.

Contoh energi kinetik translasi sebuah objek atau benda:

Sebuah mobil yang bergerak cepat di jalan lurus.
Peluru yang ditembakkan pada lintasan lurus.
Laju mobil balap di lintasan lurus.

2. Energi Kinetik Rotasi

Umumnya energi kinetik rotasi memiliki definisi sebagai energi yang terkandung, dalam sebuah benda yang berputar. Selain itu, dalam prosesnya terdapat besaran energi yang berubah.

Contoh energi kinetik rotasi:

Proses atau gerak planet bumi yang mengelilingi matahari.

Hubungan Energi Kinetik dengan Energi Mekanik

Rumus energi mekanik yaitu Em = Ek + Ep.

Keterangan:

Em = energi mekanik (J).

Ek = energi kinetik (J).

Ep = energi potensial (J).

Energi mekanik merupakan perhitungan dari energi mekanik ditambah energi potensial. Pengertian energi mekanik sendiri adalah keseluruhan dari energi suatu benda. Dari gerakannya dengan kecepatan tertentu, hingga posisi benda tersebut pada kedudukan atau titik acuan tertentu.

Dari penjelasan di atas, semakin besar energi potensial dan energi kinetiknya, maka energi mekaniknya juga akan semakin besar. Sebab ukuran dari energi mekanik ini adalah gabungan dari kedua energi tersebut.

Demikian ulasan tentang jenis-jenis energi kinetik. Dalam kehidupan sehari-hari penerapan energi kinetik bisa dijumpai dengan mudah.

Usaha adalah besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya.

Agar kamu mampu memahami materi Usaha dan Energi dengan baik, kamu harus memahami terlebih dahulu materi:

Gerak Lurus (GLB dan GLBB)
Hukum Newton
Gaya Gravitasi

Usaha dinotasikan dengan W yang merupakan singkatan bahasa Inggris dari Work yang berarti kerja. Satuan usaha adalah Joule yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 Joule sama dengan 1 Newton meter (N.m).

Rumus Usaha dinotasikan dengan:

Dimana,

= Usaha yang dilakukan (Joule)

= Gaya yang diberikan (N)

= jarak perpindahan objek (m)

Agar kamu dapat memahami konsep Usaha dengan baik, perhatikan gambar lintasan Usaha dan komponennya di bawah ini.

[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Jika gaya yang diberikan pada objek membentuk sudut maka persamaannya menjadi:

Dimana,

= sudut yang dibentuk gaya terhadap perpindahan.

Nilai usaha dapat berupa positif atau negatif tergantung arah gaya terhadap perpindahannya. Jika gaya yang diberikan pada objek berlawanan arah dengan perpindahannya, maka usaha yang diberikan bernilai negatif. Jika gaya yang diberikan searah dengan perpindahan, maka objek tersebut melakukan usaha positif.

Usaha juga dapat bernilai nol (0) atau objek tidak melakukan usaha jika,

Diberikan gaya namun tidak terjadi perpindahan.
Gaya yang diberikan tegak lurus dengan perpindahan ()

Energi

Energi merupakan salah satu konsep paling penting dalam ilmu pengetahuan. Energi tidak dapat didefinisikan secara ringkas saja. Akan tetapi pada materi kali ini karena energi berhubungan dengan usaha, maka energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.

Energi Kinetik

Energi Kinetik adalah energi gerak, energi yang dimiliki benda atau objek karena geraknya. Energi kinetik berasal dari kata Yunani kinetikos yang artinya bergerak. Jadi, kamu pasti tahu kan kalau setiap benda yang bergerak maka benda tersebut memiliki energi kinetik.

Rumus Energi Kinetik dinotasikan dengan:

Dimana,

= Energi Kinetik benda (Joule)

= massa benda (kg)

= kecepatan benda (m/s2)

Usaha merupakan besarnya energi. Pada konteks ini, usaha merupakan perubahan energi. Hubungan usaha dengan Energi Kinetik dinotasikan dengan:

Dimana,

= Usaha yang dilakukan benda (Joule)

= perubahan Energi Kinetik (Joule)

= perubahan kecepatan (m/s2)

Energi Potensial

Saat benda bergerak, dapat dikatakan benda memiliki energi kinetik. Akan tetapi, benda juga kemungkinan memiliki Energi Potensial. Energi Potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya atau bentuk maupun susunannya. Salah satu contoh energi potensial adalah energi potensial gravitasi atau selanjutnya kita sebut Energi Potensial. Energi Potensial disebabkan adanya gaya gravitasi. Suatu benda memiliki energi potensial yang besar jika massanya semakin besar dan ketinggiannya semakin tinggi.

Rumus Energi Potensial dinotasikan dengan:

Dimana,

= Energi Potensial benda (Joule)

= kecepatan gravitasi (9,8 m/s2)

= ketinggian benda (m)

Hubungan usaha dengan Energi Potensial dinotasikan dengan:

Dimana,

= perubahan ketinggian (m)

Energi Mekanik

Energi Mekanik merupakan bentuk energi yang berkaitan dengan gerak. Nah, kedua tipe energi diatas yakni Energi Kinetik dan Energi Potensial merupakan bagian dari Energi Mekanik.

Persamaan Energi Mekanik dinotasikan dengan:

Energi Mekanik yang dimiliki suatu benda nilainya selalu konstan/tetap pada setiap titik lintasan benda, inilah yang disebut sebagai Hukum Kekekalan Energi. Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Maka persamaan Hukum kekekalan energi dinotasikan dengan:

Dimana,

= Energi Mekanik benda (Joule)

= energi mekanik di posisi 1

= energi mekanik di posisi 2

Contoh Soal Usaha dan Energi

Kotak bermassa M dengan bagian atas terbuka bergerak sepanjang bidang datar tanpa gesekan dengan kecepatan v1. Benda dengan massa M dijatuhkan dari atas dan masuk ke dalam kotak, sementara kotak tetap bergerak dengan laju v2. Beberapa saat kemudian, benda dengan massa M dijatuhkan dari atas dan masuk ke dalam kotak dan kotak terus bergerak dengan kecepatan v3. Dari kasus ini, pernyataan yang BENAR adalah …. (Fisika Simak UI 2013)

(1) v2 = vi
(2) v2 = vi
(3) v3 = vi
(4) v3 = v2

SOLUSI:

Dalam penyelesaian ini menggunakan prinsip hukum kekekalan energi [∆E= 0]. Karena kotak tidak mengalami perpindahan ketinggian, maka tidak ada gaya potensial yang terjadi sehingga perubahan energi yang terjadi hanya energi kinetik.

Diketahui,