Home / Fisika / Energi Potensial

Energi Potensial

  • 10 min read
Loading...

Penulis : Deyan Prashna, Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia 2016

Energi merupakan kemampuan berupa gaya (tarik atau pun dorongan) untuk melakukan usaha pada suatu benda sehingga terjadi perpindahan posisi atau pun bentuk benda tersebut. Energi potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda diam karena posisi benda tersebut terhadap permukaan tanah (bumi) dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi, waktu dan ketinggian benda terhadap permukaan tanah.

Terdapat tiga jenis energi potensial, yaitu energi potensial listrik, gravitasi dan benda elastis. Energi potensial sangat berbeda dengan energi kinetik.

Apa yang kamu ketahui tentang energi? Energi banyak jenisnya loh…, salah satunya energi potensial. Apa itu energi potensial? Apa saja jenis energi potensial? Bagaimana aplikasi energi potensial dalam kehidupan sehari-hari? Yuk, simak artikel ini untuk mengetahui jawabannya.

Energi

Dalam pengertian yang lebih umum energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Energi merupakan besaran skalar (hanya menunjukan kuantitas tidak berikut arah).

Perbedaan energi dengan usaha sangat jelas dimana usaha sebagai akibat dari

Loading...
adanya energi. Usaha merupakan perubahan energi.

Energi yang terdapat di alam ini selalu tetap dalam artian energi selalu diubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lainnya, sebagaimana hukum kekekalan energi. Contohnya, pada energi listrik dari PLTA dimana energi mekanik air menggerakkan turbin untuk kemudian mengubahnya menjadi energi listrik pada generator.

Suatu bentuk energi bisa berubah menjadi dua bentuk energi lainnya atau bahkan lebih. Contoh, pada lampu dimana energi listrik diubah menjadi energi cahaya tampak dan panas.

Sedangkan dalam pengertian yang lebih spesifik, energi merupakan suatu kemampuan akibat adanya gaya yang terkandung di dalamnya dimana dapat mengakibatkan terjadinya perubahan posisi atau bentuk dari objek yang dikenainya. Dikarenakan adanya perubahan keadaan tersebut, maka energi dapat melakukan suatu usaha.

Jadi, urutan besarannya adalah gaya menjadi energi dan kemudian energi menyebabkan adanya usaha. Rumus umum energi adalah sbb:

rumus energi

dimana W merupakan usaha (J), F merupakan gaya (N), dan s merupakan perpindahan (m).

Energi bergantung pada gaya sentuh dan tak sentuh. Gaya sentuh merupakan gaya yang terjadi akibat adanya objek yang bersentuhan secara langsung (adanya kontak fisik), contohnya gaya gesek, gaya otot, gaya pegas, dsb.

Sedangkan gaya tak sentuh merupakan gaya yang terjadi akibat adanya objek yang bersentuhan secara tidak langsung (tidak adanya kontak fisik) dan gayanya sangat mempengaruhi objek tersebut, contoh gaya gravitasi, gaya magnet, gaya listrik, energi potensial, dsb. Sehingga energi dapat dibedakan menjadi energi langsung dan energi tak langsung.

Pengertian Energi Potensial

Energi diukur secara SI dalam satuan Joule (J). Salah satu jenis energi tak langsung adalah energi potensial. Energi potensial juga disebut sebagai energi diam karena energi ini dimiliki oleh benda yang diam, meskipun benda tersebut akan jatuh.

Waktu akan sangat berpengaruh terhadap energi potensial. Jadi, energi potensial dapat didefinisikan sebagai energi yang dimiliki oleh suatu benda diam karena posisi benda tersebut terhadap permukaan tanah (bumi) dimana dipengaruhi oleh gaya gravitasi, waktu dan ketinggian benda tersebut terhadap permukaan tanah (bumi).

Semakin lama benda tersebut berada di atas permukaan tanah, maka semakin besar energi potensialnya, dan sebaliknya. Energi potensial banyak jenisnya, yaitu ada energi potensial listrik, energi potensial gravitasi, energi potensial pegas, dan energi potensial pada busur panah.

Contoh dari energi potensial, yaitu energi potensial pada bola yang terhenti, pada trampolin, pada busur panah, pada magnet, pada buah yang menggantung di pohon, pada pegas, dsb.

Rumus Umum Energi Potensial

Energi potensial memiliki rumus umum, yaitu sbb:

rumus energi potensial

dimana Ep merupakan energi potensial (J), m merupakan massa benda (kg), 1 merupakan percepatan gravitasi 2 , dan h merupakan ketinggian benda dari permukaan tanah (bumi) (m).

Jenis Energi Potensial

Energi potensial memiliki banyak jenis, yaitu energi potensial listrik, energi potensial gravitasi, energi potensial benda elastis. Berikut penjelasannya:

Energi potensial listrik

Energi potensial listrik merupakan energi yang dimiliki untuk memindahkan muatan listrik dari posisi awal ke posisi akhir dan energi ini juga disebut sebagai energi potensial elektrostatik yang dihasilkan dari gaya Coulomb.

Hal yang mempengaruhi adalah muatan listrik dan posisi dari muatan listrik itu terhadap acuan. Berikut rumus dari energi potensial listrik:

rumus dari energi potensial listrik

dimana 4 merupakan energi potensial listrik (J), k merupakan konstanta Coulomb sebesar 5 , dan r merupakan jarak antar muatan (m). Potensial listrik juga dapat ditulis dengan lambang V.

Usaha dari energi listrik merupakan perubahan dari energi potensial itu sendiri dengan persamaan sbb:

rumus perubahan dari energi potensial

Energi potensial gravitasi

Energi potensial gravitasi terjadi pada setiap benda yang ada di bumi, sehingga gerakannya selalu menuju pusat bumi dan energi ini memungkinkan benda dapat bergerak dengan stabil di permukaan bumi.

Juga, energi ini berlaku bagi setiap benda yang bermassa di atas permukaan bumi maupun benda bermassa di angkasa yang mendekati bumi. Energi potensial gravitasi bumi atau lebih dikenal sebagai energi potensial gravitasi memiliki rumus sbb:

rumus energi potensial gravitasi

dimana 14 merupakan energi potensial gravitasi bumi dengan satuan joule (J), m merupakan massa benda (kg), dan 15 merupakan perbedaan ketinggian benda dari permukaan tanah (bumi) (m).

Loading...

Energi potensial suatu objek yang berada di angkasa terhadap objek lainnya dapat dirumuskan sbb:

rumus Energi potensial suatu objek yang berada di angkasa

dimana G merupakan konstanta gravitasi dengan besar 15 , M merupakan massa objek yang lebih besar (kg), m merupakan massa objek yang lebih kecil (kg), dan r merupakan jarak antar kedua objek (m).

Juga perlu untuk diketahui bahwa total dari energi mekanik adalah negatif dari pers. (6) karena bentuk orbit yang melingkar atau pun berupa elips, dengan persamaan sbb:

persamaan bentuk orbit yang melingkar atau pun berupa elips

Energi potensial Pegas ( benda elastis )

Jenis energi potensial ini disebabkan adanya suatu gaya yang memberikan tekanan terhadap benda elastis. Sehingga benda elastis dapat meregang dan memampat.

Hukum Hooke mengatur mengenai energi potensial pada benda elastis, khususnya benda pegas. Dimana hukum Hooke menyatakan bahwa jika gaya tarik yang diberikan pada suatu pegas tidak melampaui batas elastisitasnya, maka pertambahan panjang pegas akan sebanding dengan gaya yang diberikan.

Hukum Hooke dapat dituliskan sbb:

rumus hukum hooke

dimana F merupakan gaya pegas (N), k merupakan konstanta pegas (N/m), dan 17 merupakan perubahan panjang pegas (m).

Energi potensial pegas dapat dirumuskan sbb:

rumus Energi potensial pegas

Berdasarkan hukum Hooke benda dapat dibedakan menjadi benda elastis dan plastis. Benda elastis merupakan benda yang jika diberikan gaya maka dapat kembali ke bentuk semula, contoh pegas, karet, shock breaker pada kendaraan bermotor, dsb.

Sedangkan benda plastis merupakan benda yang jika diberikan gaya maka tidak akan balik ke bentuk semula, contoh plastik, permen karet, tanah liat, dsb. Pertambahan panjang pegas dapat diprediksi berdasarkan kurva berikut:

kurva hukum hooke

Berdasarkan gambar 1, dapat diketahui bahwa suatu pegas jika diberi gaya maka akan mengalami pertambahan panjang yang sebanding dengan gaya tersebut. Semakin besar gaya yang diberikan, maka semakin besar pertambahan panjang pegas.

Jika diberi gaya secara kontinu maka pegas akan berada pada daerah elastis dimana pegas masih dapat kembali ke bentuk semula. Namun, jika gaya yang diberikan itu berlebihan sehingga melewati daerah elastisitas dan sampai pada daerah plastis maka pegas tidak akan kembali ke bentuk semula, tapi pegas tidak mengalami patah meskipun bentuk pegas sudah sangat jauh berbeda daripada bentuk semula.

Gaya yang berlebihan tersebut jika diberikan tanpa henti maka akan mengakibatkan pegas patah atau dapat dikatakan mengalami deformasi bentuk yang sangat jelas berbeda dengan bentuk semula. Perlu kamu ketahui bahwa titik patah ini hanya terjadi pada titik itu saja, sedangkan bagian sekitarnya dapat memungkinkan masih memiliki sifat elastis pegas dan dapat juga retak sehingga mudah patah.

Sebelum patah, pegas mengalami regangan terlebih dahulu sampai menyentuh batas elastisitasnya. Regangan disebabkan adanya pemberian tegangan yang mengakibatkan pegas bertambah panjang.

Perbandingan antara tegangan terhadap regangan disebut modulus Young (modulus elastisitas) dengan rumus sbb:

rumus modulus young

dimana E merupakan Modulus Young 17 , F merupakan gaya (N), 18 merupakan panjang semula (m), A merupakan luas penampang benda 19 , dan 20 merupakan pertambahan panjang benda (m).

Energi potensial benda elastis pada busur panah

Energi potensial benda elastis selain pada pegas juga terjadi pada busur panah, perhatikan ilustrasi berikut.

energi potensial benda elastis pada busur panah

Berdasarkan gambar 2, dapat diketahui jika busur diberikan gaya tarik maka busur akan berubah bentuk (keadaan 1), kemudian ketika gaya tersebut dilepaskan, maka energi dari gaya tarik tersebut akan diubah menjadi energi kinetik melalui anak panah yang melesat menuju sasaran dengan kecepatan tertentu, v (keadaan 2).

Kesimpulan

Jadi, dapat dikatakan bahwa energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha yang dapat mengakibatkan perubahan bentuk atau pun posisi terhadap objek yang dikenainya. Energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya yang sesuai dengan hukum kekekalan energi.

Energi potensial atau energi diam merupakan energi yang dimiliki oleh suatu benda diam terhadap permukaan tanah dimana dipengaruhi oleh gaya gravitasi, waktu dan ketinggian benda tersebut terhadap permukaan tanah. Semakin lama waktunya, maka semakin besar energi potensialnya, dan sebaliknya.

Terdapat berbagai jenis energi potensial, yaitu energi potensial listrik, energi potensial gravitasi, dan energi potensial benda elastis. Energi potensial hanya dimiliki oleh benda yang bermassa.

Demikian, pembahasan artikel ini mengenai energi potensial. Semoga pembahasan materinya mudah dimengerti dan dapat menjawab pertanyaan kamu mengenai energi potensial.

Untuk lebih jelasnya mengenai energi dan usaha, kamu dapat membaca artikel usaha dan energi. Sekian, terimakasih.

Daftar Pustaka

  • Ammariah, Hani. 2019. Fisika Kelas 11 | Elastisitas Zat Padat dan Hukum Hooke. Diperoleh dari https://blog.ruangguru.com/fisika-kelas-11-elastisitas-zat-padat-dan-hukum-hooke (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Danar. 2020. Energi Potensial. Diperoleh dari https://www.cryptowi.com/energi-potensial/ (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Fismath. 2017. Contoh Gaya Sentuh dan Gaya Tidak Sentuh. Diperoleh dari https://fismath.com/contoh-gaya-sentuh-dan-gaya-tidak-sentuh/ (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Kharti, Irene Swastiwi Viandari Kharti. 2018. Mengenal Energi dalam Fisika. Diperoleh dari https://blog.ruangguru.com/mengenal-energi-dalam-fisika (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Supendi, Deni. 2020. Energi Potensial Listrik, Begini Pengertian dan Penerapannya. Diperoleh dari https://www.harapanrakyat.com/2020/06/energi-potensial-listrik/. (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Wardaya College. Energi Potensial Gravitasi. Diperoleh dari https://www.wardayacollege.com/fisika/gravitasi/hukum-kepler-energi-potensial-gravitasi/energi-potensial-gravitasi/ (diakses pada 21 Juni 2020).
  • Wikiwand. Energi Potensial. Diperoleh dari https://www.wikiwand.com/id/Energi_potensial. (diakses pada 21 Juni 2020).

Baca juga

Loading...
Loading...