Hukum Kekekalan Energi

Pengertian Hukum kekekalan energi

Dalam ilmu fisika, hukum kekekalan energi menyatakan bahwa jumlah energi dari sebuah sistem tertutup itu tidak berubah ia akan tetap sama. Energi tersebut tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan oleh manusia ; namun ia dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Contohnya, energi kimia dapat diubah menjadi energi kinetikdalam ledakan dinamit.

Penemu dari Hukum Kekekalan Energi adalah James Prescott Joule, yaitu seorang ilmuan dari Inggris yang lahir pada tanggal 24 Desember 1818 dan meninggal pada tanggal 11 Oktober 1889. Ketika itu Hukum Kekekalan Energi merupakan hukum pertama dalam termodinamika. Berdasarkan hukum ini, terdapat 3 bentuk energi yaitu Energi Mekanik, Energi Kinetik dan Energi Potensial.

---

Energi Kinetik

Energi kinetik merupakan usaha yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah benda dengan massa tertentu dari keadaan diam hingga mencapai kecepatan tertentu. Jadi, Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki sebuah benda karena pergerakannya. Kata “kinetik” itu sendiri berasal dari bahasa Yunani, yaitu “kinesis” yang artinya gerak.

---

Energi Potensial

Energi Potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut. Ada beberapa hal yang mempengaruhi energi potensial dari sebuah benda, tetapi tiga hal yang paling utama adalah massa benda tersebut, gaya gravitasi dan ketinggian benda tersebut.

---

Rumus Energi Potensial

E_p = m.g.h

Keterangan

E_p = Energi Potensial

m = Massa Benda (kg)

g = Gravitasi (m/s)

h =Ketinggian (m)

---

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi yang berhubungan dengan gerak dan posisi dari sebuah benda. Oleh karena itu energi mekanik merupakan energi yang didapatkan dari penjumlahan energi kinetik dan energi potensial dalam melakukan suatu usaha. Contoh energi mekanik adalah ketika kita memukul paku dengan sebuah palu, nah palu itu akan kita angkat sehingga posisinya lebih tinggi (energi potensial), kemudian kita gerakan ke arah paku dengan kecepatan tertentu (energi kinetik), kemudian saat paku dan palu bersentuhan, paku akan terdorong (energi mekanik) dan tujuan kita tercapai.

---

Rumus Energi Mekanik

E_m = E_k + E_p

Keterangan

E_m = Energi Mekanik

E_k  = Energi Kinetik

E_p  = Energi Potensial

Hukum Kekekalan Energi (Hukum I Termodinamika) berbunyi:

Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain tetapi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan (konversi energi).

---

Bunyi Hukum Kekekalan Energi

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk energi lain.

---

Rumus Hukum Kekekalan Energi

Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa besar energi mekanik pada benda yang bergerak selalu tetap. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Em1 = Em2 

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

Keterangan:

Em1, Em2 : energi mekanik awal dan energi mekanik akhir (J).

Ek1, Ek2 : energi kinetik awal dan energi kinetik akhir (J).

Ep1, Ep2         : energi potensial awal dan energi potensial akhir (J).

---

Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi

Sebuah mangga bermassa 1,2 kg jatuh dari pohon dengan ketinggian 5 m di atas tanah. (g = 10 m/s2).

a. Berapa energi potensial dan energi kinetik mula-mula?

b. Berapa energi potensial dan energi kinetik pada saat tingginya 4,8 m? Berapa kecepatan mangga saat itu?

c. Berapa kecepatan saat menyentuh tanah?

Pembahasan

Diketahui:

m = 1,2 kg

h = 5 mg = 10 m/s2

Ditanya:

a. Ep dan Ek mula-mula = …?

1. Ep dan Ek saat h1 = 4,8 = …? v1 = …?


2. v saat menyentuh tanah = …?

Jawab:

1. Ep = m g h = 1,2×5 ×10 = 60 joule Ek = 0


2. Ep1 = m g h1 = 1,2× 4,8×10  = 57,6 joule

Ep1+Ek1 = Ep+Ek

57,6 + Ek1= 60 + 0

Ek1 = 60 – 57,6

= 2,4 joule

1/2 mv2 = Ek1

1/2 x 1,2 v12 = 2,4

v12 = 4

v1 = 2 m/s

1. Ep3+ Ek3 = Ep + Ek
   
   0 + 1/2mv32 = 60 + 0
   
   1/2 x 1,2 x v32 = 60
   
   v32 = 100
   
   v3 = 10 m/s

Kecepatan mangga saat menyentuh tanah = 10 m/s.

---

Manfaat dan Fungsi Kekekalan Energi

Dalam kehidupan kita sehari-hari terdapat banyak jenis energi. Selain energi potensial dan energi kinetik pada benda-benda biasa (skala makroskopis), terdapat juga bentuk energi lain. Ada energi listrik, energi panas, energi litsrik, energi kimia yang tersimpan dalam makanan dan bahan bakar, energi nuklir, setelah muncul teori atom, dikatakan bahwa bentuk energi lain tersebut (energi listrik, energi kimia, dkk) merupakan energi kinetik atau energi potensial pada tingkat atom (pada skala mikroskopis – disebut mikro karena atom tu kecil.

Contoh lain adalah perubahan energi listrik menjadi energi panas (setrika), energi listrik menjadi energi gerak (kipas angin) dll. Proses perubahan bentuk energi ini sebenarnya disebabkan oleh adanya perubahan energi antara energi potensial dan energi kinetik pada tingkat atom. Pada tingkat makroskopis, kita juga bisa menemukan begitu banyak contoh perubahan energi.

---

Demikianlah artikel dari duniapendidikan.co.id mengenai Hukum Kekekalan Energi : Kinetik, Potensial, Mekanik, Bunyi, Rumus, Contoh Soal, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.

Sumber jk.com