Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Kenapa kita bisa main perosotan tanpa harus mengayuh? Kenapa roller coaster tetap meluncur walau mesinnya berhenti? Semua ini bisa dijelaskan dengan hukum kekekalan energi mekanik! Selama tidak ada gesekan atau gaya luar lain yang bekerja, energi total sistem akan tetap — hanya berubah bentuk antara energi kinetik dan energi potensial.
Apa Itu Energi Mekanik?
Energi mekanik adalah kombinasi dari dua jenis energi:
- Energi Kinetik: energi karena gerak — rumusnya: \[ E_k = \frac{1}{2}mv^2 \]
- Energi Potensial Gravitasi: energi karena posisi ketinggian — rumusnya: \[ E_p = mgh \]
Gabungan keduanya disebut energi mekanik total:
\[ E_m = E_k + E_p \]
Bunyi Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Jika tidak ada gaya luar (misalnya gesekan), maka:
\[ E_{m\,\text{awal}} = E_{m\,\text{akhir}} \]
atau secara lengkap:
\[ E_{k1} + E_{p1} = E_{k2} + E_{p2} \]
Contoh Soal
Langkah 1: Energi Awal
Bola hanya punya energi potensial:
\[ E_{m\,\text{awal}} = mgh = 2 \cdot 9{,}8 \cdot 10 = 196 \ \text{J} \]
Langkah 2: Energi Akhir
Ketika menyentuh tanah, \( h = 0 \), seluruh energi menjadi energi kinetik:
\[ E_k = \frac{1}{2}mv^2 = 196 \Rightarrow v^2 = \frac{2 \cdot 196}{2} = 196 \Rightarrow v = \sqrt{196} = 14 \ \text{m/s} \]
Jawaban: Kecepatan bola saat menyentuh tanah adalah 14 m/s.
Kapan Hukum Ini Berlaku?
Hukum ini berlaku saat:
- Tidak ada gesekan
- Tidak ada gaya luar lain (seperti dorongan atau udara)
- Hanya ada pertukaran antara energi gerak dan posisi
Animasi Energi Potensial dan Kinetik
Pada animasi ini kita dapat memahami bagaimana energi kinetik (EK) dan energi potensial (EP) berubah dalam kondisi energi mekanik yang kekal. Contohnya dalam simulasi ini adalah bola yang jatuh. Saat bola jatuh, energi kinetik meningkat sedangkan energi potensialnya akan berkurang.
Transformasi Energi Potensial ke Energi Kinetik
Dengan memahami hukum kekekalan energi mekanik, kita bisa menjelaskan banyak hal dalam hidup — dari anak kecil meluncur di perosotan, hingga satelit mengorbit planet. Di fisika, energi tak pernah hilang, hanya berubah bentuk.
Terus ikuti FisikaOn untuk penjelasan seru lainnya tentang dunia di balik gerakan!