Sebuah benda yang berada pada posisi tertentu dipengaruhi oleh suatu energi yang berada pada benda tersebut. Energi yang berada/tersimpan pada suatu benda yang disebabkan oleh posisinya dan dapat dimunculkan kapan saja disebut energi potensial. Benda yang menyimpan energi potensial memiliki hubungan antara arah dan gaya yang ditimbulkan oleh energi potensial itu sendiri. Contoh benda yang memiliki energi potensial antara lain karet ketapel yang diregangkan, pegas yang ditekan atau busur panah yang ditarik. Satuan yang digunakan untuk menyatakan energi potensial adalah Joule yang disimbolkan dengan “J”.
Energi potensial dalam kehidupan sehari-hari terbagi menjadi dua jenis, yaitu energi potensial gravitasi dan energi potensial elastis.
Energi potensial gravitasi
Energi potensial ini muncul dari efek yang ditimbulkan oleh gaya tarikan gravitasi bumi yang berlaku pada suatu beda. Setiap benda yang memiliki energi potensial gravitasi dapat bergerak apabila benda tersebut menuju kearah bumi (menuju bawah). Contohnya buah mangga yang jatuh dari pohonnya.
Persamaan energi potensial gravitasi berasal dari turunan energi potensial suatu benda ketika berada di permukaan bumi. Ketika sebuah benda yang memiliki massa ‘m’ akan diangkat menjauhi permukaan bumi, dibutuhkan suatu gaya angkat. Dimana gaya angkat yang dibutuhkan ini besarannya tidak sama dengan gaya berat yang bekerja pada benda tersebut, sehingga dapat ditulis persamaan : W = m.g (‘g’ adalah percepatan gravitasi). Untuk mengangkat benda hingga mencapai suatu ketinggian ‘h’, dimana besarnya nilah h = h2 – h1. Sehingga dibutuhkan usaha yang nilainya sama dengan hasil kali gaya berat benda dengan ketinggian, dengan arah angkat sejajar dengan arah perpindahan benda.
Sehingga dari penjelasan tersebut dapat diturunkan persamaan :
W = F.A.s
= m.(-g).s
W = -m.g.( h2 – h1)
Nilai negatif yang dimiliki oleh percepatan gravitasi menandakan bahwa arah percepatan gravitasi terjadi menuju arah bawah. Dengan demikian dapat dituliskan persamaan umum untuk energy potensial sebagai berikut : Ep = m.g.h
Berdasarkan persamaan umum tersebut, dapat diketahui jika semakin tinggi letak sebuah benda dari permukaan tanah maka akan semakin besar energi potensial yang dimilikinya, dimana energi potensial bergantung pada ketinggian benda tersebut.
Energi potensial elastis
Energi potensial jenis ini tersimpan dalam benda elastis yang merupakan akibat dari adanya gaya tekan dan gaya regang yang terjadi pada benda elastis tersebut. Besarnya energi potensial ini tergantung pada besarnya gaya tekan ataupun gaya regang yang ada pada benda tersebut. Contoh benda yang mengalami energi potensial elastis ini adalah pegas yang diberi gaya tekan atau gaya regang, dimana gaya yang dibtuhkan pegas untuk kembali ke ukuran semula berbanding lurus dengan pertambahan panjangnya yang dijelaskan pada Hukum Hooke.
Jika sebuah pegas ditarik dengan gaya sebesar F1 sehingga pegas itu bertambah panjang sebesar Δx1. Demikian pula, jika pegas ditarik dengan gaya sebesar F2, maka pegas akan bertambah panjang sebesar Δx2 dan seterusnya. Sehingga usaha yang diberikan untuk meregangkan pegas dapat dituliskan sebagai :
W = F1Δx1 + F2Δx2 + F3Δx3 + …. dst
Karena besaran usaha total yang dibutuhkan sebesar setengah dari nilai Δx, maka dapat diturunkan sebuah persamaan baru, yaitu :
W = ½ F.Δx
= ½ (k.Δx,Δx
W = ½ (k.Δx2)
Sehingga persamaan umum energi potensial elastis dapat dituliskan : Ep = ½ (k.Δx2), dimana ‘k’ adalah konstanta pegas dan ‘Δx’ adalah perubahan jarak yang ditempuh.
Hukum kekekalan energi |
Pengertian penduduk
