Rumus Energi Mekanik, Hukum Kekekalan, dan Contoh Soalnya

Sobat Pijar sudah tahu belum apa formula rumus energi mekanik? Di artikel ini kita akan membahas segala hal tentang energi kinetik. Mulai dari pengertian, satuan energi mekanik, dimensi energi mekanik, dan masih banyak lagi. Yuk, simak sampai tuntas!

Baca juga: Materi Sumber-Sumber Energi Kelas 12

Pengertian Energi Mekanik

Energi mekanik merupakan perpaduan antara energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki suatu benda. Jadi, energi mekanik tergantung dari posisi dan geraknya. Misalnya sepeda yang diam, maka energi yang dimilikinya adalah energi potensial. Saat pedalnya dikayuh, baru memiliki energi kinetik. Perpaduan energi potensial dan kinetik ini menjadi energi mekanik. 

Energi mekanik bisa diubah menjadi energi lain. Alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik adalah dinamo atau generator. Misalnya yang ada di kipas angin, penyedot debu, dan masih banyak lagi. Alat yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik adalah salah satu alat yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karena itu, alat yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik adalah salah satu bagian penting dalam kehidupan kita. 

Energi mekanik menyebabkan suatu benda bergerak dari satu titik ke titik lainnya. Energi mekanik bersifat nilainya tetap. Sementara itu, energi potensial dan energi kinetik nilainya pasti berubah-ubah. Energi lain yang dihasilkan oleh energi mekanik antara lain adalah energi cahaya, energi bunyi, energi panas, dan lain sebagainya. 

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa jumlah energi potensial dan energi kinetik di titik mana pun dalam medan gravitasi selalu sama. Selain itu, energi mekanik terjadi jika gesekan atau gaya yang tidak konservatif diabaikan. 

Bila hukum kekekalan energi mekanik untuk suatu sistem berlaku maka jumlah energi kinetik akan menjadi tetap atau kekal. Saat energi potensial berkurang karena suatu kondisi, maka energi kinetiknya akan bertambah, jadi jumlahnya pun tetap sama. 

Hukum kekekalan energi mekanik berlaku jika berada di dalam sistem yang tertutup. Artinya, tidak ada energi yang bisa masuk dan keluar dari sistem tersebut. Hasilnya, energi mekanik yang dihasilkan akan tetap konstan karena energi tidak mengalami perubahan, baik karena energi masuk maupun keluar. 

Sebaliknya, hukum kekekalan energi mekanik tidak berlaku jika benda berada di sistem yang terbuka. Di sistem semacam itu, energi akan masuk dan keluar, sehingga energi mekanik pun tidak konstan dan akan terus berubah. 

Rumus Energi Mekanik

Bagaimana cara menghitung energi mekanik? Berikut ini rumusnya:

Em = Ek – Ep

Keterangan:

Em = Energi mekanik

Ek = Energi kinetik

Ep = Energi potensial

Contoh Energi Mekanik

Supaya Sobat Pijar lebih memahami apa itu energi mekanik, kita bisa mempelajarinya dari contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari hari. Ada banyak contoh yang mudah dipahami dan terjadi di sekitar kita. Di antaranya adalah:

1. Bola Bowling yang digelindingkan akan bergerak dan memiliki energi kinetik. Saat memiliki energi kinetik, maka bola dapat mengenai pin. Kemudian pin akan bergeser, bahkan ada yang jatuh. Ini dimungkinkan karena adanya energi mekanik. 
2. Kincir Angin menggunakan angin dan mengubahnya menjadi energi listrik untuk dipasok ke rumah yang ada di sekelilingnya. Tapi, agar kincir angin bergerak, membutuhkan energi mekanik. Dengan energi kinetik, maka akan menghasilkan energi mekanik yang menggerakkan bilah kipas dan kemudian menjadi listrik. 
3. Ayunan yang ada di taman kanak-kanak membutuhkan dorongan supaya bisa bergerak dengan cepat. Nah, energi mekanik berasal dari dorongan yang membuat ayunan tersebut bergerak. Begitu juga dengan permainan anak-anak lainnya, seperti jungkat-jungkit yang membutuhkan dorongan dari kaki kita. 
4. Palu yang diam tidak memiliki energi kinetik, melainkan menyimpan energi potensial. Tapi begitu digerakkan untuk mendorong paku ke dinding atau kayu, maka palu memiliki energi kinetik atau gerak. Nah perpaduan energi potensial dan energi kinetik inilah yang menjadi energi mekanik. Keduanya menyebabkan paku bisa tertanam di dinding. 
5. Alat Musik Berdawai seperti gitar merupakan contoh simpel dari gerakan mekanik. Dawai yang tidak dipetik tidak akan menimbulkan suara. Saat dawai dipetik, maka senar gitar akan menimbulkan getaran yang merupakan gaya pegas. Senar lalu bergerak dan saling bergesek dengan udara, barulah timbul bunyi yang merupakan energi mekanik. 
6. Penyedot debu juga membutuhkan mesin untuk dapat bekerja menjalankan fungsinya. Saat dalam keadaan diam, maka penyedot debu menyimpan energi potensial. Begitu dinyalakan akan timbul getaran mesin dan penyedot debu pun bisa digerakkan. Setelah itu, paduan energi potensial dan energi kinetik pun menjadi energi mekanik. 
7. Kendaraan bermotor yang diam tidak memiliki energi kinetik, melainkan energi potensial. Begitu motor dinyalakan, maka kendaraan melaju dan menjadi energi kinetik. Pembakaran di mesin pun menggerakkan motor dan akhirnya menjadi energi mekanik yang mampu menggerakkan mobil, motor, serta kendaraan bermotor lainnya. 

Contoh Soal Energi Mekanik

Berikut ini beberapa soal energi mekanik yang bisa jadi latihan Sobat Pijar untuk lebih memahaminya:

1. Buah mangga beratnya 0.1 kg dilempar ke atas. Saat mencapai ketinggian 10 meter, kecepatannya adalah 10 m/s. Berapa besar energi mekanik buah mangga tersebut jika percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/s²?

Jawaban:

Diketahui:

m = 0.1 kg

h = 10 m

gravitasi = 10 m/s²

kecepatan = 10 m/s.

Ditanya: Berapa energi mekanik (Em)?

Maka:

Em = Ep + Ek

Em = m.g.h + ½ m.v²

Em = 0.1 kg x 10 m/s² x 10 meter + ½ x 0.1 kg x 10² m/s

Em = 10 Joule + 5 Joule

Em = 15 Joule. 

2. Sebuah bola dengan berat 0.6 kg didorong ke meja yang tingginya 4 meter. Jika kecepatan bola adalah 20 m/s, maka berapa energi kinetik saat bola berada ketinggian 2 meter?

Jawaban:

Diketahui: 

m = 0.6 kg

h = 4 m

v = 20 m/s

Ditanya: Berapa Em saat h = 2 m?

Maka:

Em = Ek + Ep

Em = ½ m.v² + m.g(h2 – h1)

Em = ½ x 0.6 x 400 + 0.6 x 10 (4-2)

Em = 120 +12

Em = 132 Joule

_______________________________________________________

Baca juga: Rumus Usaha dan Energi yang Perlu Kamu Tahu

Itu dia penjelasan tentang rumus energi mekanik lengkap dengan contohnya dalam kehidupan sehari-hari. Kalau masih mau tahu tentang contoh soal energi mekanik kelas 10, Sobat Pijar bisa langsung meluncur ke website Pijar Belajar. Bidang studi yang tersedia lengkap dan mudah dimengerti!

Yuk, download Pijar Belajar atau klik banner di bawah ini untuk mulai belajar seru sekarang!