Energi Kinetik dan Potensial

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh tubuh berdasarkan gerakannya . Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh tubuh berdasarkan posisi atau keadaannya . Sementara energi kinetik suatu benda relatif terhadap keadaan benda lain di lingkungannya, energi potensial sepenuhnya independen dari lingkungannya. Oleh karena itu percepatan suatu objek tidak terlihat dalam pergerakan satu objek, di mana objek lain di lingkungan yang sama juga bergerak. Sebagai contoh, sebuah peluru yang melesat melewati seseorang yang berdiri memiliki energi kinetik, tetapi peluru tersebut tidak memiliki energi kinetik sehubungan dengan kereta yang bergerak di sampingnya.

Grafik perbandingan

Grafik perbandingan Energi Kinetik versus Energi Potensial
Energi kinetik Energi potensial
DefinisiEnergi suatu tubuh atau sistem sehubungan dengan gerakan tubuh atau partikel-partikel dalam sistem.Energi Potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu objek atau sistem karena posisi atau konfigurasinya.
Hubungan dengan lingkunganEnergi kinetik suatu benda relatif terhadap benda bergerak dan stasioner lainnya di lingkungan terdekatnya.Energi potensial tidak relatif terhadap lingkungan suatu objek.
TransferabilitasEnergi kinetik dapat ditransfer dari satu objek bergerak ke objek lainnya, katakanlah, dalam tabrakan.Energi potensial tidak dapat ditransfer.
ContohnyaAir yang mengalir, seperti saat jatuh dari air terjun.Air di bagian atas air terjun, sebelum jurang.
Unit SIJoule (J)Joule (J)
Faktor penentuKecepatan / kecepatan dan massaTinggi atau jarak dan massa

Interkonversi Energi Kinetik dan Potensial

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat dihancurkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Ambil contoh klasik bandul sederhana. Ketika pendulum mengayun, tubuh yang ditangguhkan bergerak lebih tinggi dan karena posisinya, energi potensial meningkat dan mencapai maksimum di atas. Ketika pendulum mulai berayun ke bawah, energi potensial yang tersimpan diubah menjadi energi kinetik.

Saat pegas direntangkan ke satu sisi, pegas akan memberikan gaya ke sisi lain sehingga dapat kembali ke kondisi semula. Gaya ini disebut gaya pemulihan dan bertindak untuk membawa objek dan sistem ke posisi tingkat energi rendah. Gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas disimpan dalam logam sebagai energi potensial. Ketika pegas dilepaskan, energi potensial yang tersimpan diubah menjadi energi kinetik oleh gaya pemulih.

Ketika setiap massa terangkat, gaya gravitasi bumi (dan gaya pemulih dalam kasus ini) bertindak untuk menurunkannya kembali. Energi yang dibutuhkan untuk mengangkat massa disimpan sebagai energi potensial karena posisinya. Ketika massa dijatuhkan, energi potensial yang tersimpan dikonversi menjadi energi kinetik.

Etimologi

Kata "kinetik" berasal dari kata Yunani kinesis, yang berarti "gerak." Istilah "energi kinetik" dan "kerja", sebagaimana dipahami dan digunakan saat ini, berasal dari abad ke-19. Secara khusus, "energi kinetik" diyakini diciptakan oleh William Thomson (Lord Kelvin) sekitar tahun 1850.

Istilah "energi potensial" diciptakan oleh William Rankine, seorang ahli fisika dan insinyur Skotlandia yang berkontribusi pada berbagai ilmu, termasuk termodinamika.

Jenis Energi Kinetik dan Energi Potensial

Energi kinetik dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, tergantung pada jenis benda:

  • Energi kinetik translasi
  • Energi kinetik rotasi

Tubuh yang tidak berputar memiliki gerakan lurus. Dengan demikian energi kinetik translasional adalah energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak dalam garis lurus. Energi kinetik suatu benda terkait dengan momentumnya (produk massa dan kecepatan, p = mv di mana m adalah massa dan v adalah kecepatan). Energi kinetik terkait dengan momentum melalui hubungan E = p ^ 2 / 2m dan karenanya energi kinetik translasional dihitung sebagai E = ½ mv ^ 2. Benda tegar yang berputar di sepanjang pusat massanya memiliki energi kinetik rotasi. Energi kinetik rotasi dari benda yang berputar dihitung sebagai energi kinetik total dari bagian-bagian yang bergerak yang berbeda. Tubuh saat istirahat juga memiliki energi kinetik. Atom dan molekul di dalamnya bergerak konstan. Energi kinetik dari tubuh seperti itu adalah ukuran suhunya.

Energi potensial diklasifikasikan tergantung pada gaya pemulihan yang berlaku.

  • Energi potensial gravitasi - energi potensial suatu benda yang dikaitkan dengan gaya gravitasi. Sebagai contoh, ketika sebuah buku diletakkan di atas meja, energi yang diperlukan untuk mengangkat buku dari lantai dan energi yang dimiliki oleh buku karena posisi yang ditinggikan di atas meja adalah energi potensial gravitasi. Di sini gravitasi adalah kekuatan pemulih.
  • Energi potensial elastis - energi yang dimiliki oleh tubuh elastis seperti busur dan ketapel ketika ditarik dan berubah bentuk dalam satu arah adalah energi potensial elastis. Gaya pemulih adalah elastisitas yang bekerja dalam arah yang berlawanan.
  • Energi potensial kimia - energi yang terkait dengan pengaturan atom dan molekul dalam suatu struktur adalah energi potensial kimia. Energi kimia yang dimiliki oleh suatu zat karena potensi itu harus mengalami perubahan kimia dengan mengambil bagian dalam reaksi kimia adalah energi potensial kimia dari zat tersebut. Ketika bahan bakar digunakan, misalnya, energi kimia yang tersimpan dalam bahan bakar dikonversi untuk menghasilkan panas.
  • Energi potensial listrik - energi yang dimiliki oleh suatu benda berdasarkan muatan listriknya adalah energi potensial listrik. Ada dua jenis - energi potensial elektrostatik dan energi potensial elektrodinamik atau energi potensial magnetik.
  • Energi potensial nuklir - energi potensial yang dimiliki oleh partikel (neutron, proton) di dalam inti atom adalah energi potensial nuklir. Sebagai contoh, fusi hidrogen di matahari mengubah energi potensial yang tersimpan dalam materi matahari menjadi energi cahaya.

Aplikasi

  • Roller coaster di taman hiburan dimulai dengan konversi energi kinetik menjadi energi potensial gravitasi.
  • Energi potensial gravitasi membuat planet-planet di orbit mengelilingi matahari.
  • Proyektil dilemparkan oleh trebuchet yang memanfaatkan energi potensial gravitasi.
  • Dalam wahana antariksa, energi kimia digunakan untuk lepas landas setelah itu energi kinetik ditingkatkan untuk mencapai kecepatan orbital. Energi kinetik yang diperoleh tetap konstan saat berada di orbit.
  • Energi kinetik yang diberikan untuk memberi isyarat bola dalam permainan biliar ditransfer ke bola lain melalui tabrakan.

Artikel Terkait