Rumus energi potensial (EP) dalam fisika adalah EP = m . g . h , di mana (m) adalah massa benda, (g) adalah percepatan gravitasi, dan (h) adalah ketinggian dari permukaan tanah.
Halo adik-adik, kali ini kakak akan menjelaskan salah satu rumus penting dalam fisika, yaitu rumus energi potensial. Kalian pasti sedang mempelajari rumus ini di sekolah, baik di SMP maupun di SMA.
Nah materi rumus energi potensial ini hadir untuk melengkapi penjelasan dari bapak/ibu guru. Di tingkat SMP, rumus energi potensial barulah berbentuk rumus-rumus dasar yang hanya mencakup beberapa besaran.
Rumus energi potensial akan mengalami perluasan ketika dipelajari di tingkat SMA dengan meliputi besaran-besaran lainnya yang berkaitan dengan energi potensial.
Namun, kalian tenang saja, rumusnya tidak sulit-sulit amat kok. Setelah membaca materi ini, kakak yakin kalian juga pasti bisa menggunakan rumus energi potensial untuk menyelesaikan soal. Baiklah, kita mulai saja materinya... Apa yang dimaksud dengan energi potensial? Secara umum, energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam benda atau sistem karena kedudukannya, bentuknya atau keadaannya dan jika keadaan memungkinkan, energi tersebut dapat dimunculkan. Misalnya, benda yang berada pada kedudukan tertentu di atas permukaan tanah, maka benda tersebut menyimpan energi potensial karena faktor ketinggiannya. Semakin tinggi posisinya dari permukaan tanah, maka semakin besar pula energi potensialnya.
Baca Juga:
Dalam contoh yang lain, pada tali busur yang sedang ditegangkan. Pada keadaan ini, tali busur memiliki energi potensial. Jika tali busur dilepaskan, anak panah dapat terlempar dengan jarak tertentu. Begitu juga pada ketapel, energi potensial muncul ketika karet ketapel ditegangkan, kemudian hilang ketika karet ketapel dilepaskan. Benda yang memiliki energi potensial cenderung untuk melakukan usaha. Dalam fisika, energi potensial disimbolkan dengan EP , satuannya menurut Sistem Satuan Internasional (SI) adalah kg.m2/s2 atau Joule, serta dinyatakan dengan dimensi [M][L]2[T]-2. Berdasarkan jenis satuannya, maka energi potensial termasuk ke dalam besaran turunan, yaitu besaran yang tersusun dari besaran pokok. Energi potensial meliputi energi potensial gravitasi, listrik, pegas, nuklir, dan kimia. Berikut ini akan kakak bahas satu per satu:
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki benda karena ketinggian atau kedudukannya di atas permukaan tanah. Energi ini disebabkan oleh adanya gravitasi bumi. Sebuah benda yang berada pada ketinggian tertentu terhadap bumi akan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi (g) sehingga benda itu mempunyai berat. Gaya berat inilah yang mampu melakukan usaha, yaitu menggerakkan benda ke bumi. Misalnya, berat benda w mempunyai massa m kg berada pada ketinggian h meter terhadap bumi. Berat benda, w = m x g. Usaha yang dilakukan benda, W = F x s. Dalam hal ini, F = w (berat benda) dan s = h (ketinggian benda) sehingga W = w x h atau W = m x g x h. Karena besarnya energi sama dengan usaha yang dilakukan, maka energi potensial gravitasi benda dirumuskan:
EP = m . g . h
Keterangan:- EP = Energi potensial (J)
- m = massa benda (kg)
- h = ketinggian (m)
- g = percepatan gravitasi
EP = k . q1.q2/r
Atau:EP = q . V
Keterangan:
- EP = Energi potensial listrik (J)
- k = 9.109 (N m2/c2)
- q1 = muatan listrik 1 (C)
- q2 = muatan listrik 2 (C)
- r = jarak antar muatan (m)
- V = beda potensial (Volt)
- q = muatan listrik (C)
EP = 1/2.k . x2
Keterangan:- EP = Energi potensial pegas (J)
- k = konstanta pegas (N/m)
- x = perubahan posisi (m)
Untuk mengetahui hubungan energi potensial dan usaha, bayangkan ilustrasi ketika kamu memindahkan benda dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi, misalnya dari kursi ke atas meja, atau sebaliknya. Kegiatan menunjukkan bahwa kamu telah melakukan usaha pada benda itu sehingga benda berpindah dari kursi ke meja. Energi potensial benda yang berada di kursi setelah kami pindah ke meja akan berubah karena ketinggian kursi dan meja berbeda.
Jika energi potensial benda pada saat berada di kursi sebesar EP1 dan energi potensial benda setelah berada di meja sebesar EP2, maka besar usaha yang kamu lakukan pada benda adalah sebesar perubahan energi potensial benda itu, yaitu energi potensial akhir benda dikurangi energi potensial mula-mula yang dirumuskan sebagai berikut:
W = EP2 - EP1
Keterangan:- W = Usaha yang dilakukan pada benda (J)
- EP1 = Energi potensial pada keadaan awal (J)
- EP2 = Energi potensial pada keadaan akhir (J)
Berikut ini adalah beberapa contoh peristiwa yang menunjukkan energi potensial dalam kehidupan sehari-hari:
Hitunglah besarnya energi potensial suatu benda yang bermassa 0,075 kg yang terlempar ke atas dengan ketinggian maksimum 1,4 m.
Diketahui:
Ditanyakan:
Penyelesaian:
EP = m . g . h
= 0,075 kg . 10 m/s2 . 1,4 m = 1,05 J Jadi, energi potensial yang dimiliki benda tersebut adalah 1,05 Joule Hitunglah setiap energi potensial benda 10 kg pada ketinggian 5 m diatas tanah (g = 10 m/s2)
Diketahui:
- m = 10 kg
- h = 5 m
- g = 10 m/s2
Penyelesaian:
EP = m . g . h
= 10 kg . 5 m . 10 m/s2 = 500 J Jadi, energi potensial benda tersebut adalah 500 Joule. Energi potensial sebuah benda yang berada pada ketinggian 20 m adalah 200 joule. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 maka berapa massa benda?
Diketahui:
- h = 20 m
- EP = 200 J
- g = 10 m/s2
Penyelesaian:
EP = m . g . h
200 J = m . 10 m/s2 . 20 m
m = 200 J/(10 m/s2). 20 m
m = 1 kg
Sebuah TV yang massanya 5 kg dipindahkan dari tempat setinggi 100 cm ke tempat yang tingginya 3 m. Jika percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s2, berapa usaha yang dilakukan pada TV?
Diketahui:
- m = 5 kg
- h1 = 100 cm = 1 m
- h2 = 3 m
- g = 10 m/s2
Penyelesaian:
W = EP2 - EP1
= mgh2 - mgh1
= mg (h2 - h1)
= 5 kg x 10 m/s2 x (3 m - 1 m) = 100 J Jadi, usaha yang dilakukan pada TV sebesar 100 J. Tentukan energi potensial listrik sistem yang terdiri dari muatan q1 dan q2, seperti pada gambar di bawah:
- q1 = 20 μC = 20 x 10-6 C
- q2 = -10 μC = 20 x 10-6 C
- r = 20 cm = 0,2 m = 2 x 10-1 m
- k = 9.109 N m2/c2
Penyelesaian:
EP = k . q1.q2/r
= 9.109 N m2/c2 . 20 x 10-6 C . 20 x 10-6 C/2 x 10-1 m
= -9 J
Sebuah pegas yang panjangnya 30 cm tergantung tanpa beban. Kemudian, ujung bawah pegas digantungi beban 100 gram, sehingga panjang pegas menjadi 35 cm. Jika beban tersebut ditarik ke bawah sejauh 5 cm, dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, berapakah energi potensial tersebut?
Berikut ini penggambaran dari soal di atas:
k = W/Δx
= m.g/Δx
= 0,1.(10)/0,05 = 20 N/m Beban ditarik sejauh 5 cm, jadi total pertambahan panjang pegas sekarang 10 cm = 0,1 m
EP = 1/2. k . x2
= 1/2. 20 . (0,1)2 = 0,1 J Jadi, besar energi potensial pegas tersebut adalah 0,1 Joule. Rumus energi potensial (EP) dalam fisika adalah EP = m . g . h , di mana (m) adalah massa benda, (g) adalah percepatan gravitasi, dan (h) adalah ketinggian dari permukaan tanah.
Gimana adik-adik, udah paham kan materi rumus energi potensial di atas? Jangan bingung lagi yah saat mendapat pertanyaan serupa.
Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.Referensi:
- Abdullah, Mikrajuddin. 2004. IPA Fisika 3 SMP dan MTs untuk Kelas IX. Jakarta: ESIS.
- Arifudin, M. Achya. 2007. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Inter Plus.
- Fuad, Ahmad. 2005. Cepat Menyelesaikan Soal Fisika SMA. Depok: Kawan Pustaka.
- Surya, Yohanes. 2009. Mekanika dan Fluida Buku 1. Tangerang: PT. Kandel.
Rumus Energi Potensial dan Cara Menggunakannya (Soal) 2020-08-23T01:50:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Afdan Fisika