Home / Fisika / Energi Kinetik

Energi Kinetik

  • 8 min read

Penulis : Jehnsen Hirena Kane, FMIPA Fisika UI 2016

Pendahuluan

Guru di sekolah kamu saat pelajaran biologi pasti pernah mengingatkan kamu untuk sarapan setiap pagi. Saat kamu bertanya untuk apa? Jawabnya adalah agar kamu memiliki energi yang cukup untuk menjalani aktivitas di sekolah.

Nah sadar atau tidak, ternyata energi tidak hanya dimiliki oleh manusia loh! Semua objek di bumi ini sebenarnya memiliki energi, objek yang diam sebenarnya memiliki energi potensial, dan yang bergerak sebenarnya memiliki energi kinetik.

Kalau semua objek di bumi ini memiliki energi, kenapa hanya makhluk hidup yang makan untuk mendapatkan energi? Eh tunggu, apa itu energi?

Apakah ada wujudnya? Karena setiap hari kita sarapan dan makan, apakah energi kita setiap hari akan selalu bertambah dan menumpuk?

Nah agar kamu dapat lebih paham mengenai konsep energi terutama mengenai energi kinetik, mari simak artikel berikut.

Pengertian dan Rumus Energi Kinetik

Energi secara umum dapat diartikan sebagai suatu kuantitas skalar pada suatu objek dan kondisi tertentu yang merepresentasikan kemampuan untuk melakukan suatu kerja. Dengan kuantitas skalar, maka energi dapat ditentukan nilainya dalam bentuk angka secara rinci.

Kerja dalam definisi di atas adalah suatu tindakan yang menyebabkan perubahan (suhu, posisi, bentuk, dan banyak lainnya). Energi sejatinya tidak berwujud, apa yang kamu lihat dan kamu anggap sebagai energi hanyalah suatu bentuk representasi dari energi dan bukan energi itu sendiri.

Sebagai contoh, apabila kamu melihat api, yang kamu lihat sebenarnya adalah suatu reaksi kimia pembakaran yang merepresentasikan adanya energi panas. Energi dapat direpresentasikan oleh lebih dari satu objek atau fenomena.

api
(ilustrasi api, diambil dari pinterest)

Energi bersifat kekal, tidak dapat dihilangkan dan hanya dapat di transfer ke objek lain dan berubah jenisnya. Hal ini lah yang menyebabkan objek tidak perlu makan untuk mendapatkan energi, kita (makhluk hidup) hanya perlu menyalurkan energi ke objek tersebut.

Proses menyalurkan energi ke objek akan menyebabkan energi yang kita miliki berkurang dan pada suatu titik harus di isi kembali, melalui proses makan. Makan sendiri adalah proses penyaluran energi yang dilakukan oleh makanan ke makhluk hidup dalam bentuk energi kimiawi menjadi energi gerak, panas, dan lain-lainya.

Salah satu bentuk energi adalah energi kinetik. Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh setiap objek bergerak, baik secara translasional maupun rotasional.

Translasional adalah ketika objek berpindah tempat, sedangkan rotasional adalah ketika objek melakukan gerak rotasi. Pada kenyataannya banyak objek yang mengalami kombinasi dari gerak translasional dan rotasional.

Energi kinetik translasional dirumuskan dengan:

rumus energi kinetik

Dengan:

  • K adalah energi kinetik [J]
  • m adalah massa [kg]
  • v adalah kecepatan [m/s]
(gerak translasi, diambil dari internet dan diedit kembali)

Sedangkan energi kinetik rotasional dirumuskan dengan:

rumus energi kinetik rotasional

Dengan

  • I adalah inersia objek [kgm2]
  • 1adalah kecepatan sudut [rad/s]
(ilustrasi gerak rotasi, diambil dari internet lalu diedit kembali)

Objek menggelinding adalah salah satu bentuk nyata dari objek yang memiliki energi kinetik translasional dan rotasional, total energinya dirumuskan dengan:

rumus total energinya

Hubungan energi kinetik dan usaha

Energi kinetik sangat berhubungan dengan usaha. Usaha dalam fisika adalah pengukuran dari transfer energi yang menyebabkan suatu perubahan kondisi pada objek, dan dirumuskan:

Dengan

  • W adalah usaha [J]
  • 4 adalah energi kinetik akhir [J]
  • 6 adalah energi kinetik awal [J]

Aplikasi Energi Kinetik

Berikut aplikasi dari energi kinetik:

Senjata Api

Senjata api adalah alat yang sangat mengandalkan keberadaan energi kinetik. Dengan teori dari energi kinetik, teknisi senjata api dapat menentukan berapa besar energi yang dapat dikeluarkan dari senjata api dan mengaturnya dengan seksama untuk membuat senjata api yang ideal untuk fungsi – fungsi tertentu.

Pengaturan ini dilakukan dengan mengatur besar berat dari peluru, dan banyaknya mesiu yang digunakan. Semakin berat peluru dan semakin banyak mesiu yang digunakan maka semakin besar pula energi yang dapat dihasilkan oleh senjata api

Busur dan Panah

Busur dan panah apabila dikombinasikan akan menjadi senjata yang berbasis energi kinetik. Mirip seperti senjata api, namun kekuatan lontar dari busur bergantung pada energi potensial yang ditransfer dari busur ke panah.

Seorang teknisi busur akan menyesuaikan elastisitas dan kekuatan maksimum tali busur berdasarkan material kerangka busur, karena apabila kerangka busur tidak kuat menahan tali busur maka busur dapat patah.

Simulasi Insiden

Suatu simulasi dari berbagai macam kecelakaan dapat dilakukan berkat bantuan dari konsep energi kinetik. Pada kecelakaan pesawat misalnya, konsep energi kinetik sangat berpengaruh dalam membantu memprediksi posisi jatuh dari blackbox dan memperkirakan lokasi puing – puing lainnya.

Pada simulasi kecelakaan mobil, konsep energi kinetik dapat dimanfaatkan untuk menentukan batas standar minimum kekuatan dari perangkat keamanan yang disematkan di mobil.

Contoh Soal Latihan

  1. Sebuah objek bergerak translasi tanpa rotasi dengan kecepatan konstan sebesar 30 m/s dan memiliki massa sebesar 10 kg. Berapakah energi kinetik translasi yang dimiliki oleh objek tersebut?

Diketahui

  • 7= 10 kg
  • 8= 30 m/s

Ditanya

  • Berapa besar energi kinetik objek tersebut?

Jawab

  • Pada kasus sederhana seperti ini, kita hanya perlu mengaplikasikan langsung persamaan energi kinetik translasi:

Perhatikan bahwa faktor yang paling berpengaruh dari energi kinetik adalah kecepatan objek. Inilah alasan kenapa peluru yang sangat kecil dan ringan dapat memiliki energi kinetik yang dapat melubangi baja.

2. Perhatikan gambar di bawah ini

Apabila suatu bola menggelinding memiliki total energi kinetik sebesar 1000 J dengan kecepatan gerak translasi sebesar 8 m/s, dan massa sebesar 10 kg, berapakah besar energi kinetik rotasi bola tersebut?

Diketahui

  • 9 = 1000 J
  • 7= 10 kg
  • 8= 8 m/s

Ditanya

  • Berapa besar energi kinetik rotasi bola tersebut?

Jawab

  • Untuk mendapatkan nilai dari energi kinetik rotasi kita perlu menghitung terlebih dahulu energi kinetik translasi yang dihasilkan oleh bola:
9

Karena energi total adalah jumlah dari energi kinetik dan rotasi, kita dapat menghitung energi kinetik rotasi hanya dengan mengurangi energi kinetik total dengan energi kinetik translasi:

2

3. Apabila suatu objek bergerak dari diam lalu mencapai kecepatan konstan sebesar 20 m/s. Berapakah usaha yang dimiliki oleh objek tersebut apabila objek tersebut bermassa 15 kg?

Diketahui

  • m = 15 kg
  • 13= 0 m/s
  • 15 = 20 m/s

Ditanya

  • Berapa besar usaha objek tersebut?

Jawab

  • Ingat bahwa usaha adalah hasil dari perubahan energi kinetik. Pada soal dijelaskan bahwa awalnya objek diam, sehingga kinetik awalnya sama dengan nol:

Pertanyaan Umum

  • Apa itu energi? Energi adalah suatu kuantitas skalar pada suatu objek dan kondisi tertentu yang merepresentasikan kemampuan untuk melakukan suatu kerja (suatu tindakan yang menyebabkan perubahan seperti suhu, posisi, dan bentuk).
  • Apa itu energi kinetik? Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh setiap objek bergerak, baik secara translasional maupun rotasional.
  • Apa hubungan dari energi kinetik dan usaha? Usaha didefinisikan sebagai total perubahan energi kinetik pada suatu objek yang disebabkan oleh perubahan kecepatan ataupun massa.

Daftar Pustaka

[1] Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2016). Principles of Physics Extended, International Student Version. India: Wiley India Pvt. Ltd

[2] Serway, R. A., & Jewett, J. W. (1996). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 9th. International Edition (Brooks/Cole Publishing Co., Pacific Grove, CA, USA, 2011).

Baca juga