Energi Potensial - Defenisi, Rumus, dan Contoh Soal

Energi potensial

Istilah energi potensial diperkenalkan oleh insinyur dan fisikawan Skotlandia abad ke-19 William Rankine. Ada beberapa jenis energi potensial, masing-masing terkait dengan jenis gaya yang berbeda. Ini adalah energi dengan posisi objek relatif terhadap objek lain. Pada artikel ini, mari kita pelajari apa itu energi potensial, definisi energi potensial beserta berbagai contoh dan jenisnya.

Energi Potensial -  Defenisi, Rumus, dan Contoh Soal

Apa itu Energi Potensial?

Seperti yang kita ketahui, suatu benda dapat menyimpan energi karena posisinya. Dalam kasus busur dan anak panah, saat busur ditarik, ia menyimpan sejumlah energi, yang bertanggung jawab atas energi kinetik yang diperolehnya saat dilepaskan.

Demikian pula, dalam kasus pegas, ketika dipindahkan dari posisi kesetimbangannya, ia memperoleh sejumlah energi yang kita amati dalam bentuk tekanan yang kita rasakan di tangan kita saat merentangkannya. Kita dapat mendefinisikan energi potensial sebagai bentuk energi yang dihasilkan dari perubahan posisi atau keadaannya.

Setelah memahami pengertian energi potensial dan energi potensial, mari kita pelajari rumus, satuan, dan contoh energi potensial. Pada artikel ini, mari kita pelajari contoh energi potensial secara detail.

Rumus Energi Potensial

Rumus energi potensial bergantung pada gaya yang bekerja pada kedua benda. Untuk gaya gravitasi, rumusnya adalah:


Di mana,
  • m adalah massa dalam kilogram
  • g adalah percepatan gravitasi
  • h adalah tinggi dalam meter

Satuan Energi Potensial

Energi potensial gravitasi memiliki satuan yang sama dengan energi kinetik: kg m^2 / s^2
Catatan: Semua energi memiliki satuan yang sama  kg m^2 / s^2, dan diukur dengan satuan Joule (J).


Anda mungkin ingin memeriksa tautan terkait berikut


Jenis Energi Potensial

Energi potensial merupakan salah satu dari dua bentuk energi utama. Ada dua jenis utama energi potensial, dan mereka adalah:
  1. Energi Potensial Gravitasi
  2. Energi Potensial Elastis

Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi suatu benda didefinisikan sebagai energi yang dimiliki oleh suatu benda yang naik ke ketinggian tertentu melawan gravitasi. Kita akan merumuskan energi gravitasi dengan contoh berikut. 
  • Perhatikan sebuah benda bermassa = m.
  • Ditempatkan pada ketinggian h dari tanah, seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Seperti yang kita ketahui, gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat benda sama dengan m×g, yaitu berat benda.

Saat benda diangkat melawan gaya gravitasi, sejumlah usaha (W) dilakukan padanya.
Usaha yang dilakukan benda = gaya × perpindahan.
Jadi,

Di atas adalah rumus energi potensial.

Sesuai hukum kekekalan energi , karena usaha yang dilakukan pada benda sama dengan m×g×h, energi yang diperoleh benda = m×g×h, yang dalam hal ini adalah energi potensial E.

E benda yang diangkat setinggi h di atas tanah = m×g×h



Penting untuk dicatat bahwa energi gravitasi tidak bergantung pada jarak yang ditempuh benda, tetapi perpindahan, yaitu perbedaan antara tinggi awal dan akhir benda. Oleh karena itu, jalur yang dilalui objek mencapai ketinggian tidak dipertimbangkan. Dalam contoh yang ditunjukkan di atas, energi potensial gravitasi untuk balok A dan B akan sama.

Energi Potensial Elastis

Energi potensial elastis disimpan dalam benda yang dapat dikompresi atau diregangkan, seperti karet gelang, trampolin, dan tali bungee. Semakin besar suatu benda dapat meregang, semakin elastis energi potensialnya. Banyak benda yang dirancang khusus untuk menyimpan energi potensial elastis, seperti berikut ini:
  • Gelang karet bengkok yang menggerakkan pesawat mainan
  • Busur pemanah yang membentang
  • Papan penyelam yang bengkok sesaat sebelum penyelam masuk
  • Pegas koil dari jam putar

Benda yang menyimpan energi potensial elastis biasanya memiliki batas elastis yang tinggi . Namun, semua benda elastis memiliki ambang beban yang dapat ditahannya. Ketika dideformasi melebihi batas elastis, objek tidak akan lagi kembali ke bentuk semula.

Energi potensial elastis dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut


Di mana,
  • U adalah energi potensial elastis
  • k adalah konstanta gaya pegas
  • x adalah panjang bentangan tali dalam m

Contoh Energi Potensial


Batu yang duduk di tepi tebing memiliki energi potensial. Energi potensial akan diubah jika batu jatuh menjadi energi kinetik.


Cabang-cabang pohon yang tinggi di atas pohon memiliki energi potensial karena dapat jatuh ke tanah.


Makanan yang kita makan memiliki energi potensial kimia. Tubuh kita mencerna energi potensial ini dan menyediakan energi yang diperlukan untuk fungsi tubuh.


Energi potensial kimia petasan dilepaskan ketika sumbu petasan dinyalakan.

Soal Latihan Energi Potensial:

Q1: Berapa energi potensial gravitasi sebuah bola bermassa 1 kg ketika dinaikkan 6 m di atas tanah. (g = 9,8 ms ^–2 )

Solusi:
Di ​​sini, massa benda (m) = 1 kg,
Perpindahan (tinggi) (h) = 10 m,
Percepatan gravitasi (g) = 9,8 ms ^–2 .
Oleh karena itu, Energi potensial (P) = m×g×h = 1 kg × 9,8 ms ^–2 × 10 m = 98 J.


Pertanyaan yang Sering Diajukan – FAQ

Siapa yang menciptakan istilah energi potensial?

Istilah energi potensial pertama kali digunakan oleh seorang insinyur dan fisikawan Skotlandia bernama William Rankine pada abad ke-19. Konsep energi potensial sudah ada sejak Aristoteles.

Sebutkan beberapa benda yang memiliki energi potensial elastis.

Benda-benda seperti karet gelang, trampolin, dan tali bungee semuanya memiliki energi potensial elastis.

Apa faktor-faktor yang bergantung pada energi potensial gravitasi suatu benda?

Jumlah energi potensial gravitasi suatu benda tergantung pada ketinggiannya di atas tanah dan massanya. Semakin berat suatu benda dan semakin tinggi di atas tanah, semakin besar pula energi potensial gravitasi yang dimilikinya.

Apa saja macam-macam energi potensial?

  1. Berbagai jenis energi potensial adalah:
  2. Energi potensial gravitasi
  3. energi potensial elastis
  4. Energi potensial kimia
  5. Energi potensial listrik
  6. Energi potensial nuklir

Apa hubungan antara energi potensial dan energi kinetik?

Hubungan antara energi potensial dan kinetik adalah bahwa mereka dapat diubah menjadi satu sama lain. Ini bisa dijelaskan dengan mempertimbangkan air yang disimpan dalam tangki. Ketika keran tangki ditutup, air di dalam tangki memiliki energi potensial. Jika keran tangki dibuka, air akan memiliki energi kinetik.

Referensi

Byjus. 2019. Potential energy. https://byjus.com/physics/potential-energy/. Diakses pada tanggal 9 januari 2023.

Sitasi Artikel

Thinks Physics. 2023. Energi Potensial -  Defenisi, Rumus, dan Contoh Soal. Halaman website (copy link). Diakses pada tanggal (tanggal akses anda)
Lebih baru Lebih lama