Hukum Kekekalan Energi: Penjelasan, Rumus, dan Contoh Soal

hukum kekekalan energi

Hukum kekekalan energi berbunyi energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, namun ia dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain

Kegiatan yang kita lakukan setiap hari merupakan perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Menurut definisi kamus Cambridge, energi adalah kekuatan untuk melakukan pekerjaan yang menghasilkan cahaya, panas atau gerakan atau bahan bakar atau listrik yang digunakan untuk daya.

Misalnya, saat kita makan, kita mengubah energi kimia dari makanan menjadi energi yang kita gunakan untuk bergerak. Akan tetapi, energi tersebut tidak akan berubah saat kita diam. Energi akan terus tetap ada. Berikut adalah bunyi hukum kekekalan energi.

Pengertian Hukum Kekekalan Energi

“Jumlah energi dari sebuah sistem tertutup itu tidak berubah, ia akan tetap sama. Energi tersebut tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, namun ia dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain”

Penemu dari sebuah Hukum Kekekalan Energi ialah James Prescott Joule, yaitu seorang ilmuan yang berasal dari Inggris yang lahir pada tanggal 24 Desember 1818.

Hukum kekekalan energi mekanik  berupa jumlahan energi kinetik dan energi potensial. Energi potensial adalah energi yang ada di suatu benda karena letak benda itu berada dalam medan gaya. Sedangkan, energi kinetik adalah energi yang disebabkan oleh gerak suatu benda yang memiliki massa/berat.

Beikut penulisan formula kedua energi tersebut.

hukum kekekalan energi

Keterangan
EK = Energi Kinetik (Joule)
EP = Energi Potensial (Joule)
m = Massa (Kg)
v = Kecepatan (m/s)
g = gravitasi (m/s2)
h = tinggi benda (m)

Semua satuan untuk besaran energi adalah Joule (SI). Selanjutnya, dalam energi potensial, usaha oleh gaya ini sama dengan negatif perubahan energi potensial sistem.

Di sisi lain, sebuah sistem yang mengalami perubahan kecepatan, usaha total yang bekerja pada sistem ini sama dengan perubahan energi kinetik. Karena gaya bekerja hanya gaya konservatif, usaha total pada sistem pun akan sama dengan negatif perubahan energi potensial.

Kalau kita menggabungkan dua konsep tersebut maka munculah suatu keadaan dimana jumlah perubahan energi kinetik dan perubahan energi potensial sama dengan nol.

hukum kekekalan energi

Dari persamaan kedua terlihat bahwapenjumlahan energi kinetik dan energi potensial awal sama dengan penjumlahan energi kinetik dan potensial akhir.

Penjumlahan energi tersebut disebut dengan energi mekanik. Nilai energi mekanik ini selalu tetap nilai atau kekal dengan syarat gaya yang bekerja pada sistem haruslah gaya konservatif.

Rumus Hukum Kekekalan Energi

Setiap total energi pada sistem (yakni energi mekanik) harus selalu sama, maka energi mekanik sebelum dan sesudahnya memiliki besar yang sama. Dalam hal ini dapat dinyatakan sebagai

hukum kekekalan energi

Contoh Hukum Kekekalan Energi

1.Buah diatas pohon yang jatuh

Ketika Buah berada di atas pohom, maka buah tersebut akan diam. Buah ini akan memiliki energi potensial karena ketinggian buah dari tanah.

Sekarang jika buah yang jatuh dari pohom energi potensial akan mulai untuk diubah menjadi energi kinetik. Jumlah energi akan tetap konstan dan itu akan menjadi energi mekanik total sistem.

Tepat sebelum buah menyentuh tanah, energi potensial total sistem akan berkurang turun ke nol dan itu hanya akan memiliki energi kinetik.

2. Pembangkit Listrik Tenaga Air

Energi mekanik dari air jatuh dari air terjun digunakan untuk memutar turbin yang ada di bagian bawah air terjun. Rotasi turbin ini digunakan untuk menghasilkan listrik.

3. Mesin Uap

Mesin uap berjalan dengan uap yang energi panas. energi panas ini diubah menjadi energi mekanik yang digunakan untuk menjalankan lokomotif. Ini adalah contoh perubahan energi panas menjadi energi mekanik

4. Kincir Angin

Energi kinetik dari angin menyebabkan pisau berputar. Kincir angin mengubah energi kinetik dari angin ini menjadi energi listrik.

5. Pistol Panah Mainan

Pistol panah mainan memiliki pegas yang dapat menyimpan energi elastis bila dalam posisi terkompresi.

Energi ini akan dilepaskan ketika musim pegas merenggang, menyebabkan panah bergerak. Sehingga mengubah energi elastis pegas menjadi energi kinetik anak panah yang bergerak

6. Permainan Kelereng

Ketika bermain kelereng, energi mekanik dari jari ditransfer ke kelereng . Hal ini menyebabkan kelereng  bergerak dan menempuh beberapa jarak sebelum kelrereng tersebut berhenti.

Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi

1. Yuyun menjatuhkan sebuah kunci motor dari ketinggian 2 meter sehingga kunci bergerak jatuh bebas ke bawah rumah. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, maka kecepatan kunci setelah berpindah sejauh 0,5 meter dari posisi awalnya adalah

Penjelasan
h1 = 2 m, v1 = 0, g = 10 m/s2, h = 0,5 m, h2 = 2 – 0, 5 = 1,5 m
v2 = ?

Berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik

Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m.g.h1 + ½ m.v12 = m.g.h2 + ½m.v22
m. 10 (2) + 0 = m. 10 (1,5) + ½m.v22
20 m = 15 m + ½m.v22
20= 15 + ½ v22
20 – 15 = ½ v22
5 = ½ v22
10 = v22
v2 = √10 m/s

2. Sebuah balok meluncur dari bagian atas bidang miring licin hinggat tiba di bagian dasar bidang miring tersebut. Jika puncak bidang miring berada pada ketinggian 32 meter diatas permukaan lantai, maka kecepatan balok saat tiba di dasar bidang adalah

Penjelasan
h1 = 32 m, v1 = 0, h2 = 0, g=10 m/s2
v2 = ?

Menurut hukum kekekalan energi mekanik
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m.g.h1 + ½ m.v12 = m.g.h2 + ½m.v22
m. 10 (32) + 0 = 0 + ½m.v22
320 m = ½m.v22
320= ½ v22
640= v22
v2 = √640 m/s = 8 √10 m/s

3. Sebuah batu memiliki massa 1 Kg dilempar secara vertikal ke atas. Saat ketinggiannya 10 meter dari permukaan tanah mempunyai kecepatan 2 m/s. Berapakah energi mekanik buah mangga pada saat tersebut? Jika g =10 m/s2

Penjelasan
m = 1 kg , h = 10 m, v = 2 m/s , g =10 m/s2

Menurut hukum kekekalan energi mekanik
EM = EP + EK
EM = m g h + ½ m v2
EM = 1 . 10 . 10 + ½ . 1 . 22
EM = 100 + 2
EM = 102 joule

Demikian uraian hukum kekelaan energi beserta soal dan penerpannya dalam kehidupan sehari hari. Semoga bermanfaaat.

About Rifqi Aulia Rahman 20 Articles
S1 Matematika FMIPA ULM

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*