Hukum Kekekalan Energi : Pengertian, Bunyi, Rumus, Soal

A. PENGERTIAN DAN TEORI HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Hukum Kekekalan Energi adalah hukum yang menyatakan bahwa energi itu kekal (tetap), artinya energi tidak dapat dimusnahkan ataupun diciptakan, energi hanya bisa diubah dari satu bentuk energi ke bentuk yang lain. 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. Berdasarkan hukum ini, terdapat 3 bentuk energi yaitu Energi Mekanik, Energi Kinetik dan Energi Potensial.

HUKUM KEKEKALAN ENERGI

B. BUNYI HUKUM KEKEKALAN ENERGI

BUNYI HUKUM KEKEKALAN ENERGI

C. BESARAN – BESARAN PADA HUKUM KEKEKALAN ENERGI

1. Massa (m)

Massa adalah salah satu besaran dalam fisika yang menggambarkan jumlah materi dalam suatu objek. Massa didapatkan dari jumlah kombinasi total atom, kecepatan atom, dan jenis atom penyusun suatu objek. Dalam penggunaannya, massa sering disamakan dengan berat, tetapi secara ilmiah keduanya berbeda, berat adalah nilai yang didapatkan oleh interaksi massa dengan medan gravitasi setempat. Artinya berat benda dapat berubah-ubah sesuai gravitasinya, tetapi massa benda akan tetap dimanapun benda itu berada. Satuan Internasional untuk massa adalah kilogram (kg). Simbol yang digunakan untuk melambangkan massa adalah m (huruf kecil).

2. Kecepatan (v)

Kecepatan adalah salah satu besaran dalam fisika yang menunjukkan seberapa cepat sebuah benda berpindah dari suatu tempat ke tempat lainnya. Satuan internasional yang digunakan untuk kecepatan adalah meter per sekon (m/s), tetapi dalam kehidupan sehari-hari di Indonesia, pasti kita lebih sering memakai satuan kilometer per jam (km/jam), sedangkan di amerika lebih sering dipakai mil per ja, (mil/jam). Kecepatan dapat diperoleh dari perkalian antara jarak yang ditempuh dengan waktu tempuh. Simbol dari kecepatan adalah v (huruf kecil).

3. Percepatan Gravitasi (g)

Percepatan Gravitasi adalah percepatan yang diperoleh dari perubahan kecepatan benda akibat adanya gaya gravitasi atau gaya tarik menarik antara benda-benda yang memiliki massa. Dalam Sistem Satuan Internasional, satuan dari percepatan gravitasi adalah m/s². Nilai yang biasa digunakan untuk percepatan gravitasi bumi standar adalah 9,8 m/s²atau dibulatkan menjadi 10 m/s².

4. Ketinggian (h)

Ketinggian adalah posisi benda dari permukaan. Pada prinsipnya ketinggian sama dengan jarak, bedanya jarak dihitung secara horizontal, sedangkan ketinggian dihitung secara vertikal. Satuan Internasional untuk ketinggian adalah meter (m). Simbol yang digunakan untuk melambangkan ketinggian adalah h (huruf kecil)

C. BENTUK ENERGI DAN RUMUSNYA DALAM HUKUM KEKEKALAN ENERGI

1. 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

2. 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

3. 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

D.CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s². Berapa kecepatan benda ketika berada pada ketinggian 15 m ?

Pembahasan :

Diketahui :

h1 = 20 m

h2 = 15 m

v1 = 0 (karena benda jatuh bebas, bukan dilempar)

g = 10 m/s²

Ditanya

v2 ?

Jawab

Em1 = Em2

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

(½ m.v1² + m.g.h1) = (½ m.v2² + m.g.h2)

(1/2m.0² + m.10.20) = (1/2m.v2²+ m.10.15)

Karena massa (m) benda sama, maka m dapat dicoret satu sama lain, sehingga

(½.0² + 10.20) = (1/2.v2² + 10.15)

200 = ½ v2² + 150

½ v2² = 200 – 150

½ v2² = 50

v2² = 50 x 2

v2² = 100

v2 = 10