Hai Quipperian, pernahkah kamu menjatuhkan bola dari ketinggian tertentu? Coba bandingkan saat bola dijatuhkan dari ketinggian yang sangat rendah. Maksudku, apa bedanya?
Ya itu betul. Semakin tinggi jarak antara bola yang akan dijatuhkan dan lantai, semakin tinggi pula pantulannya. Sebaliknya, semakin rendah ketinggian bola yang dijatuhkan, semakin rendah pantulannya.
Perbedaan pantulan tersebut disebabkan oleh energi yang terdapat pada bola yaitu energi potensial. Lalu, apa yang dimaksud dengan energi potensial? Yuk, lihat selengkapnya!
Definisi Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukannya. Energi ini dimiliki ketika objek diam. Nah, saat benda tersebut bergerak, energi potensial akan berubah menjadi energi kinetik.
Contoh benda yang memiliki energi potensial adalah buah kelapa pada pohon, busur yang akan dilepaskan dari anak panahnya, atau gerak muatan listrik pada sebuah konduktor.
Jenis Energi Potensial
Energi potensial dibagi menjadi tiga jenis, yaitu energi potensial gravitasi, energi potensial pegas, dan energi potensial listrik. Lalu, apa perbedaan dari ketiganya?
Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena ketinggiannya. Besarnya energi potensial ini berbanding lurus dengan massa dan tinggi benda.
Semakin tinggi posisi benda dari tanah, semakin besar energi potensial yang tersimpan. Semakin besar massa benda, semakin besar energi potensial yang tersimpan.
Sebagai contoh, pepaya pada ketinggian 3 m memiliki energi potensial yang lebih besar daripada kelapa pada ketinggian 1 m. Secara matematis, besaran energi potensial dirumuskan sebagai berikut.
eps = mgh
Deskripsi Rumus
eps = energi potensial gravitasi (J)
M = massa benda (kg)
G = percepatan gravitasi (m/s2)
Perhatikan contoh berikut.
Sebuah mangga bermassa 500 g berada pada ketinggian 4 m. Berapa energi potensial yang dimiliki mangga?
Dikenal :
m = 500 gr = 0,5 kg
h = 4 m
Dicari: Ep =…?
Menjawab
Anda dapat menemukan energi potensial mangga dengan rumus di bawah ini.
eps = mgh = (0,5)(10)(4) = 20 J
Jadi, energi potensial mangga adalah 20 J.
Jika tinggi mangga 5 m, berapakah energi potensialnya? Apa yang dapat kamu simpulkan dari perbedaan ketinggian tersebut? Kerjakan PR, oke!
Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas adalah energi yang dimiliki oleh pegas atau benda elastis. Oleh karena itu, energi potensial pegas ini dapat disebut energi potensial elastis pegas. Energi potensial ini hanya dimiliki oleh pegas yang ditarik atau dipanjangkan. Jika pegas diam, energi potensialnya nol. Secara matematis, energi potensial pegas dirumuskan sebagai berikut.
Deskripsi Rumus
ep = energi potensial elastis pegas (J)
k = konstanta pegas (N/m)
∆x = perpanjangan pegas (m)
Dari persamaan di atas diperoleh bahwa energi potensial pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas. Artinya, semakin panjang peregangan, semakin besar energi potensial elastisnya.
Misalnya, apakah Anda pernah terkena benturan karet? Semakin panjang bentangan karetnya, tentunya tangan akan semakin sakit bukan? Tangan Anda akan sakit karena karet menyimpan energi pegas potensial.
Energi Potensial Listrik
Selain pegas, ternyata muatan listrik juga menyimpan energi potensial. Itu sebabnya, energi potensial disebut energi potensial listrik.
Pengertian energi potensial listrik sendiri adalah besarnya energi untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik tertentu. Nah, besaran energi potensial listrik per satuan muatan biasa disebut potensial listrik.
Mungkin Anda mengenal istilah potensial listrik sebagai tegangan listrik atau beda potensial. Secara matematis, energi potensial listrik dirumuskan sebagai berikut.
Deskripsi Rumus
ep = energi potensial listrik (J)
k = konstanta Coulomb yang nilainya 9 × 109 Nm2/C2
Q1 = muatan pertama (C)
Q2 = muatan pertama (C)
Penerapan Energi Potensial dalam Kehidupan Sehari-hari
Tanpa disadari, sebenarnya Quipperian sering menjumpai penerapan energi potensial dalam kehidupan sehari-hari. Ini sebuah contoh.
- Seorang atlet meluncur ke bawah menggunakan parasut dalam terjun payung.
- Seorang pemanah mengarahkan panahnya ke sasaran.
- Dalam permainan trampolin, Anda dapat melompat ke atas dan ke bawah karena ada energi potensial yang elastis.
- Dalam permainan perosotan, semakin jauh Anda bergerak ke bawah, maka akan semakin cepat karena pengaruh energi potensial gravitasi.
- Pegas pada pena yang dapat meregang dan patah.
Contoh Masalah Energi Potensial
Agar Anda lebih memahami pembahasan kali ini, mari kita lihat contoh soal berikut ini.
Contoh Soal 1
Andi suka mendaki gunung. Alkisah, ia mampu mendaki puncak sebuah gunung yang memiliki ketinggian 3.000 m dpl. Jika massa Andi 72 kg, berapakah energi potensial Andi di puncak gunung tersebut?
Dikenal :
H = 3.000 m
M = 72 kg
G= 10m/s2
Dicari: Ep =…?
Menjawab
Untuk menentukan energi potensial gravitasi Andi, gunakan persamaan berikut.
eps = mgh= (72)(10)(3.000) = 2,16 x 106 J
Jadi energi potensial gravitasi Andi adalah 2,16 × 106 J.
Contoh Soal 2
Muatan A sebesar 10 μC berjarak 20 cm dari muatan B sebesar 15 μC. Tentukan besarnya energi potensial yang dihasilkan jika muatan B bergerak menuju muatan A!
Dikenal :
QA = 10µC = 10-5 C
QB = 15µC = 15 × 10-6 C
r = 20 cm = 0,2 m
Dicari: Ep =…?
Menjawab
Untuk menentukan energi potensial, gunakan persamaan berikut.
Jadi, besarnya energi potensial yang dihasilkan jika muatan B bergerak menuju muatan A adalah 6,75 J.
Contoh Soal 3
Sebuah pegas dengan konstanta 50 N/m diregangkan hingga panjangnya bertambah 8 cm. Tentukan energi potensial elastis yang tersimpan di pegas!
Dikenal :
k = 50 N/m
∆x = 8 cm = 0,08 m
Dicari: Ep =…?
Menjawab
Untuk mencari energi potensial pegas, gunakan persamaan berikut.
eps = 1/2k (∆x)2= 1/2(50)(0,08)2= 0,16 J
Jadi, energi potensial pegas adalah 0,16 J
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, yuk buruan daftar Quipper Video. Salam Quippers!