Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Materi hukum kekekalan energi mekanik ini merupakan salah satu materi yang esensial dikala membahas materi tentang energi. Dalam kenyataan dalam kehidupan sehari-hari ditemukan berbagai kasus yang melibatkan konsep aturan kekekalan energi mekanik. Misalnya pada kasus benda yang dilempar ke atas, benda jatuh bebas, benda menuruni bidang miring dan kasus-masalah benda bergerak lainnya.

Perhatikan gambar berikut.

Sebuah benda yang dijatuhkan dari ketinggian A. Mula-mula benda tersebut membisu (kecepatan awal nol). Selanjutnya, makin usang benda makin besar kecepatannya hingga hasilnya ketika mencapai tanah kecepatannya bendanya maksimum. Perhatikan bahwa, benda makin usang makin cepat sedangkan ketinggian makin berkurang. Dengan kata lain, energi kinetiknya bertambah sedangkan energi potensialnya berkurang. Meskipun demikian jumlah energi total (energi potensial + energi kinetik) di setiap tetap adalah sama. Inilah yang dimaksud dengan hukum kekekalan energi, yang dalam masalah ini adalah energi mekanik.

Energi mekanik di A = energi mekanik di B = energi mekanik di C

Energi mekanik = energi potensial + energi kinetik

EM = mgh + ½ mv²

EM_A = EM_B

mgh_A + ½ mv_A² = mgh_B + ½ mv_B²

Ketika benda di C (menyentuh tanah berlaku)

mgh_A + ½ mv_A² = mgh_C + ½ mv_C²

mgh_A + ½ m.0 = mg.0 + ½ mv_C²

gh_A = ½ v_C²

Contoh soal

Sebuah benda bermassa 0,1 kg berada pada ketinggian 10 m. Jika percepatan gravitasi bumi (g)= 10 m/s², tentukan :

a. Energi mekanik mula-mula

b. Energi mekanik benda saat mencapai tanah

c. Energi potensial dan energi kinetik benda saat mencapai ketinggian 4 m

d. Kecepatan benda dikala mencapai tanah

Penyelesaian

Diketahui :

m = 0,1 kg

g = 10 m/s²

h = 10 m

Ditanya:

a. E_M mula-mula

b. E_M balasan

c. E_P dan E_K dikala h = 4 m

d. v dikala mencapai tanah

Jawab :

a. Mula-mula

E_K = ½ m v² = 0 ( benda mula-mula membisu atau v = 0)

E_P = m g h = 0,1. 10. 10 = 10 J

E_M = E_P + E_K = 10 J + 0 = 10 J

b. E_M saat menyentuh tanah

Berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik, maka energi mekanik saat menyentuh tanah juga 10 J

c. Pada saat h = 4 m

E_P = m g h = 0,1. 10. 4 = 4 J

Energi mekanik tetap = 10 J

E_M = E_P + E_K

10 J = 4 J + E_K

E_K = 10 J – 4 J = 6 J

d. Saat mencapai tanah

EM = 10 J

EM = EP + EK

10 J = 0 + EK

EK = 10 J

EK = ½ m v ²

10 = ½ .0,1. v²

v² = 200

v = m/s

atau memakai rumus