Konsep Hukum Kekekalan Energi Dirimu pasti sangat pasti sering mendengar istilah ini, Hukum Kekekalan Kekekalan Energi (HKE). Tetapi T etapi apakah dirimu memahami memahami dengan baik dan benar apa yang dimaksudkan dimaksudkan dengan HKE ? apa kaitannya dengan Hukum Kekekalan Kekekalan Energi Mekanik ? jika kebingungan berlanjut, silahkan pelajari materi ini sampai dirimu memahaminya. Dalam kehidupan kita seharihari terdapat banyak jenis energi. !elain energi potensial dan energi kinetik pada bendabenda biasa (skala makroskopis), terdapat juga bentuk energi lain. "da energi listrik, energi panas, energi litsrik, energi kimia yang tersimpan dalam makanan dan bahan bakar, energi nuklir, dan ka#ank ka#anka#an$. a#an$. %okoknya %okoknya banyak banget &) setelah mun'ul teori atom, dikatakan bah#a bentuk energi lain tersebut (energi listrik, energi kimia, dkk) merupakan energi kinetik atau energi potensial pada tingkat atom (pada skala mikroskopis disebut mikro karena atom tu ke'il banget$). 'ukup sampai di sini ya penjelasannya mengenai energi potensial atau energi kinetik pada tingkat atom$ intinya bentuk energi lain tersebut merupakan energi potensial atau energi kinetik pada skala atomik$ jika penasaran, bisa reuest melalui kolom komentar. komentar. *anti akan anda pelajari pada pelajaran +sika di tingkat yang lebih tinggi. Energi tersebut dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Masa si'h ? misalnya ketika dirimu menyalakan lampu neon, pada saat yang sama terjadi perubahan energi listrik menjadi energi 'ahaya. ontoh lain adalah perubahan energi listrik menjadi energi panas (setrika), energi listrik menjadi energi gerak (kipas angin) dll. %roses perubahan bentuk energi ini sebenarnya disebabkan oleh adanya perubahan energi antara energi potensial dan energi kinetik pada tingkat atom. %ada tingkat makroskopis, makrosk opis, kita juga bisa menemukan begitu banyak 'ontoh perubahan energi. -uah mangga yang menggelayut di tangkainya memiliki energi potensial. %ada saat batu dijatuhkan, energi potensialnya berkurang sepanjang lintasan geraknya menuju tanah. Ketika Ketik a mulai jatuh, energi potensial berkurang karena E% berubah bentuk menjadi Energi kinetik. %ada saat hendak men'apai tanah, energi kinetik menjadi sangat besar, sedangkan E% sangat ke'il. Mengapa demikian ? semakin dekat dengan permukaan tanah, jarak buah mangga semakin ke'il sehingga E%nya menjadi ke'il. !ebaliknya, semakin mendekati tanah, Energi Kinetik semakin besar karena gerakan mangga makin 'epat akibat adanya per'epatan graitasi yang konstan. Ketika Ketika tiba di permukaan tanah, energi potensial dan energi kinetik buah mangga hilang, karena h (tinggi) dan (ke'epatan) (ke'epata n) / 0. ini salah satu 'ontoh$ %erubahan energi biasanya melibatkan perpindahan energi dari satu benda ke benda lainnya. "ir pada bendungan memiliki energi potensial dan berubah menjadi energi kinetik ketika air jatuh. Energi kinetik ini dpindahkan ke turbin$ selanjutnya energi gerak turbin diubah menjadi energi listrik$ luar biasa khan si energi &) ? Energi potensial yang tersimpan pada ketapel yang regangkan, dapat berubah menjadi energi kinetik batu apabila ketapel kita lepas$ busur yang melengkung juga memiliki energi potensial. Energi potensial pada busur yang melengkung dapat berubah menjadi energi kinetik anak panah. ontoh yang disebutkan di atas menunjukkan bah#a pada perpindahan energi selalu disertai dengan adanya usaha. "ir melakukan usaha pada turbin, karet ketapel ketapel melakukan usaha pada batu, busur melakukan usaha pada anak panah. Hal ini menandakan bah#a usaha selalu dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda yang lainnya$
Hal yang luar biasa dalam +sika dan kehidupan kita seharihari adalah ketika energi dipindahkan atau diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, ternyata tidak ada energi yang hilang bin lenyap dalam setiap proses tersebut$ ini adalah hukum kekekalan energi, sebuah prinsip yang penting dalam ilmu +sika. Hukum kekekalan energi dapat kita nyatakan sebagai berikut & Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain dan dipindahkan dari satu benda ke benda yang lain tetapi jumlahnya selalu tetap. 1adi energi total tidak berkurang dan juga tidak berke'ambah$ eh bertambah, sorry$ H2K2M KEKEK"3"* E*E456 MEK"*6K %enjelasan di atas bersi7at kualitati7. !ekarang mari kita tinjau Hukum Kekekalan Energi se'ara kuantitai7 alias ada rumusnya$ jangan meringis dunk $ he8$. 9ya, perlu anda ketahui bah#a pada 'ontoh perubahan energi, misalnya energi listrik berubah menjadi energi panas atau energi nuklir menjadi energi panas, perubahan bentuk energi tersebut terjadi akibat adanya perubahan antara energi potensial dan energi kinetik pada skala mikroskopis. %erubahan energi ini terjadi pada leel atom$ %ada !kala makroskopis, kita juga dapat menjumpai perubahan energi antara Energi Kinetik dan Energi %otensial, misalnya batu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu, anak panah dan busur, batu dan ketapel, pegas dan beban yang diikatkan pada pegas, bandul sederhana, dll. 1umlah total Energi Kinetik dan Energi %otensial disebut Energi Mekanik. Ketika terjadi perubahan energi dari E% menjadi EK atau EK menjadi E%, #alaupun salah satunya berkurang, bentuk energi lainnya bertambah. Misalnya ketika E% berkurang, besar EK bertambah. Demikian juga ketika EK berkurang, pada saat yang sama besar E% bertambah. Total energinya tetap sama, yakni Energi Mekanik. 1adi Energi Mekanik selalu tetap alias kekal selama terjadi perubahan energi antara E% dan EK. Karenanya kita menyebutnya Hukum Kekekalan Energi Mekanik. !ebelum kita tinjau HKE se'ara kuantitai7 (penurunan persamaan matematis alias rumus Hukum Kekekalan Energi), terlebih dahulu kita berkenalan dengan gayagaya konserati7 dan gaya tak konserati7. :alaupun ini adalah pelajaran tingkat lanjut, tetapi sebenarnya menjadi dasar yang perlu diketahui agar dirimu bisa lebih memahami apa dan bagaimana Hukum Kekekalan Energi Mekanik dengan baik$ 5ayagaya konserati7 dan 5ayagaya Tak Konserati7 Mari kita berkenalan dengan gaya konserati7 dan gaya takkonserati7. !etelah mempelajari pembahasan ini, mudahmudahan dirimu dapat membedakan gaya konserati7 dan gaya tak konserati7. %emahaman akan gaya konserati7 dan tak konserati7 sangat diperlukan karena konsep ini sangat berkaitan dengan Hukum Kekekalan Energi Mekanik. 3angsung aja ya ? tetap semangat$$ Misalnya kita melemparkan sebuah benda tegak lurus ke atas. !etelah bergerak ke atas men'apai ketinggian maksimum, benda akan jatuh tegak lurus ke tanah (tangan kita). Ketika dilemparkan ke atas, benda tersebut bergerak dengan ke'epatan tertentu sehingga ia memiliki energi kinetik (EK / ; m<). !elama bergerak di udara, terjadi
perubahan energi kinetik menjadi energi potensial. !emakin ke atas, ke'epatan bola makin ke'il, sedangkan jarak benda dari tanah makin besar sehingga EK benda menjadi ke'il dan E%nya bertambah besar. Ketika men'apai titik tertinggi, ke'epatan benda / 0, sehingga EK juga bernilai nol. EK benda seluruhnya berubah menjadi E%, karena ketika benda men'apai ketinggian maksimum, jarak ertikal benda bernilai maksimum (E% / mgh). Karena pengaruh graitasi, benda tersebut bergerak kembali ke ba#ah. !epanjang lintasan terjadi perubahan E% menjadi EK. !emakin ke ba#ah, E% semakin berkurang, sedangkan EK semakin bertambah. E% berkurang karena ketika jatuh, ketinggian alias jarak ertikal makin ke'il. EK bertambah karena ketika bergerak ke ba#ah, ke'epatan benda makin besar akibat adanya per'epatan graitasi yang bernilai tetap. Ke'epatan benda bertambah se'ara teratur akibat adanya per'epatan graitasi. -enda kehilangan EK selama bergerak ke atas, tetapi EK diperoleh kembali ketika bergerak ke ba#ah. Energi kinetik diartikan sebagai kemampuan melakukan usaha. Karena Energi kinetik benda tetap maka kita dapat mengatakan bah#a kemampuan benda untuk melakukan usaha juga bernilai tetap. 5aya graitasi yang mempengaruhi gerakan benda, baik ketika benda bergerak ke atas maupun ketika benda bergerak ke ba#ah dikatakan bersi7at konserati7 karena pengaruh gaya tersebut tidak bergantung pada lintasan yang dilalui benda, tetapi hanya bergantung pada posisi a#al dan akhir benda. ontoh gaya konserati7 lain adalah gaya elastik. Misalnya kita letakan sebuah pegas di atas permukaan meja per'obaan. !alah satu ujung pegas telah diikat pada dinding, sehingga pegas tidak bergeser ketika digerakan. "nggap saja permukaan meja sangat li'in dan pegas yang kita gunakan adalah pegas ideal sehingga memenuhi hukum Hooke. !ekarang kita kaitkan sebuah benda pada salah satu ujung pegas. 1ika benda kita tarik ke kanan sehingga pegas teregang sejauh =, maka pada benda bekerja gaya pemulih pegas, yang arahnya berla#anan dengan arah tarikan kita. Ketika benda berada pada simpangan =, E% benda maksimum sedangkan EK benda nol (benda masih diam). Ketika benda kita lepaskan, gaya pemulih pegas menggerakan benda ke kiri, kembali ke posisi setimbangnya. E% benda menjadi berkurang dan menjadi nol ketika benda berada pada posisi setimbangnya. !elama bergerak menuju posisi setimbang, E% berubah menjadi EK. Ketika benda kembali ke posisi setimbangnya, gaya pemulih pegas bernilai nol tetapi pada titik ini ke'epatan benda maksimum. Karena ke'epatannya maksimum, maka ketika berada pada posisi setimbang, EK bernilai maksimum. -enda masih terus bergerak ke kiri karena ketika berada pada posisi setimbang, ke'epatan benda maksimum. Ketika bergerak ke kiri, 5aya pemulih pegas menarik benda kembali ke posisi setimbang, sehingga benda berhenti sesaat pada simpangan sejauh = dan bergerak kembali menuju posisi setimbang. Ketika benda berada pada simpangan sejauh =, EK benda / 0 karena ke'epatan benda / 0. pada posisi ini E% bernilai maksimum. %roses perubahan energi antara EK dan E% berlangsung terus menerus selama benda bergerak bolak balik. %ada penjelasan di atas, tampak bah#a ketika bergerak dari posisi setimbang menuju ke kiri sejauh = / " (" / amplitudo > simpangan terjauh), ke'epatan benda menjadi berkurang dan bernilai nol ketika benda tepat berada pada = / ". Karena ke'epatan benda berkurang, maka EK benda juga berkurang dan bernilai nol ketika benda berada pada = / ". Karena adanya gaya pemulih pegas yang menarik benda kembali ke kanan
(menuju posisi setimbang), benda memperoleh ke'epatan dan Energi Kinetiknya lagi. EK benda bernilai maksimum ketika benda tepat berada pada = / 0, karena laju gerak benda pada posisi tersebut bernilai maksimum. -enda kehilangan EK pada salah satu bagian geraknya, tetapi memperoleh Energi Kinetiknya kembali pada bagian geraknya lain. Energi kinetik merupaka kemampuan melakukan usaha karena adanya gerak. setelah bergerak bolak balik, kemampuan melakukan usahanya tetap sama dan besarnya tetap alias kekal. 5aya elastis yang dilakukan pegas ini disebut bersi7at konserati7. "pabila pada suatu benda bekerja satu atau lebih gaya dan ketika benda bergerak kembali ke posisi semula, Energi Kinetiknya berubah (bertambah atau berkurang), maka kemampuan melakukan usahanya juga berubah. Dalam hal ini, kemampuan melakukan usahanya tidak kekal. Dapat dipastikan, salah satu gaya yang bekerja pada benda bersi7at takkonserati7. 2ntuk menambah pemahaman anda berkaitan dengan gaya tak konserati7, kita umpamakan permukaan meja tidak li'in > kasar, sehingga selain gaya pegas, pada benda bekerja juga gaya gesekan. Ketika benda bergerak akibat adanya gaya pemulih pegas, gaya gesekan menghambat gerakan benda>mengurangi ke'epatan benda (gaya gesek berla#anan arah dengan gaya pemulih pegas). "kibat adanya gaya gesek, ketika kembali ke posisi semula ke'epatan benda menjadi berkurang. Karena ke'epatan benda berkurang maka Energi Kinetiknya juga berkurang. Karena Energi Kinetik benda berkurang maka kemampuan melakukan usaha juga berkurang. Dari penjelasan di atas kita tahu bah#a gaya pegas bersi7at konserati7 sehingga berkurangnya EK pasti disebabkan oleh gaya gesekan. Kita dapat menyatakan bah#a gaya yang berlaku demikian bersi7at takkonserati7. %erlu anda ketahui juga bah#a selain gaya pemulih pegas dan gaya gesekan, pada benda bekerja juga gaya berat dan gaya normal. "rah gaya berat dan gaya normal tegak lurus arah gerakan benda, sehingga bernilai nol (ingat kembali pembahasan mengenai usaha yang telah dimuat pada blog ini). !e'ara umum, sebuah gaya bersi7at konserati7 apabila usaha yang dilakukan oleh gaya pada sebuah benda yang melakukan gerakan menempuh lintasan tertentu hingga kembali ke posisi a#alnya sama dengan nol. !ebuah gaya bersi7at takkonserati7 apabila usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada sebuah benda yang melakukan gerakan menempuh lintasan tertentu hingga kembali ke posisi semula tidak sama dengan nol. %enjelasan panjang lebar mengenai gaya konserati7 dan gaya tak konserati7 di atas bertujuan untuk membantu anda lebih memahami Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Mengenai gaya konserati7 dan gaya tak konserati7, selengkapnya dapat anda pelajari pada jenjang yang lebih tinggi (uniersitas dan ka#anka#an). !ekarang, mari kita kembali ke Hukum Kekekalan Energi Mekanik. 6stirahat aja dulu ah, 'ape$ &) "pabila hanya gayagaya konserati7 yang bekerja pada sebuah sistem, maka kita akan tiba pada kesimpulan yang sangat sederhana dan menarik yang melibatkan energi$. "pabila tidak ada gaya takkonserati7, maka berlaku Hukum Kekekalan Energi Mekanik. !ekarang mari kita turunkan persamaan Hukum Kekekalan Energi Mekanik$.. Misalnya sebuah benda bermassa m berada pada kedudukan a#al sejauh h dari permukaan tanah (amati gambar di ba#ah). -enda tersebut jatuh dan setelah beberapa saat benda berada pada kedudukan akhir (h<). -enda jatuh karena pada benda bekerja gaya berat (gaya berat / gaya graitasi yang bekerja pada benda, di mana arahnya
tegak lurus menuju permukaan bumi). Ketika berada pada kedudukan a#al, benda memiliki Energi %otensial sebesar E% (E% / mgh). Ketika berada pada kedudukan a#al, benda memiliki Energi %otensial sebesar E%< (E%< / mgh<). 2saha yang dilakukan oleh gaya berat (# / #eight / berat @ huru7 # ke'il. Kalo huru7 : besar / usaha / #ork) dari kedudukan a#al (h) menuju kedudukan akhir (h<) sama dengan selisih E% dan E%<. !e'ara matematis ditulis & : / E% E%< / mgh mgh< Misalnya ke'epatan benda pada kedudukan a#al / dan ke'epatan benda pada kedudukan akhir / <.. %ada kedudukan a#al, benda memiliki Energi Kinetik sebesar EK (EK / ; m<). %ada kedudukan akhir, benda memiliki Energi Kinetik sebesar EK< (EK< / ; m<<). 2saha yang dilakukan oleh gaya berat untuk menggerakan benda sama dengan perubahan energi kinetik (sesuai dengan prinsip usaha dan energi yang telah dibahas pada pokok bahasan usaha dan energimaterinya ada di blog ini). !e'ara matematis ditulis & : / EK< EK / ; m<< ; m< Kedua persamaan ini kita tulis kembali menjadi & :/: E% E%< / EK< EK mgh mgh< / ; m<< ; m< mgh A ; m< / mgh< A ; m<< 1umlah total Energi %otensial (E%) dan Energi Kinetik (EK) / Energi Mekanik (EM). !e'ara matematis kita tulis & EM / E% A EK Ketika benda berada pada kedudukan a#al (h), Energi Mekanik benda adalah & EM / E% A EK Ketika benda berada pada kedudukan akhir (h<), Energi Mekanik benda adalah & EM< / E%< A EK< "pabila tidak ada gaya takkonserati7 yang bekerja pada benda, maka Energi Mekanik benda pada posisi a#al sama dengan Energi Mekanik benda pada posisi akhir. !e'ara matematis kita tulis & EM / EM< 1umlah Energi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan a#al / jumlah Energi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan akhir. Dengan kata lain, apabila Energi Kinetik benda bertambah maka Energi %otensial harus berkurang dengan besar yang
sama untuk mengimbanginya. !ebaliknya, jika Energi Kinetik benda berkurang, maka Energi %otensial harus bertambah dengan besar yang sama. Dengan demikian, jumlah total E% A EK (/ Energi Mekanik) bernilai tetap alias kekal bin konstan B) 6ni adalah Hukum Kekekalan Energi Mekanik untuk gayagaya konserati7. "pabila hanya gayagaya konserati7 yang bekerja, maka jumlah total Energi Mekanik pada sebuah sistem tidak berkurang atau bertambah. Energi Mekanik bernilai tetap atau kekal. :ah$. akhirnya pembahasan mengenai Hukum Kekekalan Energi Mekanik berakhir$. &) mohon maa7 lahir dan batin jika penjelasan panjang lebar di atas membuat dahimu berkerut. -a'a perlahanlahan sambil dipahami ya$. jika kebingungan berlanjut, silahkan pelajari kembali. 1angan lupa bertanya melalui kolom komentar di ba#ah apabila dirimu tersesat$$ !ekarang, mari kita lanjutkan ke pelajaran berikutnya & penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada berbagai jenis gerakan$..
http&>>+sikablogs'ien'e.blogspot.'om><00C><>hukumkekekalanenergi mekanik.html
