Hai Quipperian, saat kamu mengendarai sepeda lalu mengerem mendadak, biasanya kamu mendengar suara gesekan antara as dan jalan kan? Namun, jika sepeda tidak bergerak dan Anda mengerem, apakah akan terdengar suara gesekan juga? Tentu tidak, ya. Jadi, apa yang menyebabkan suara gesekan? Sepeda yang bergerak memiliki energi yang disebut energi kinetik. Nah, proses pengereman yang Anda lakukan akan mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi suara dan energi panas. Memang, apa yang dimaksud dengan energi kinetik? Daripada penasaran, yuk simak selengkapnya!
Definisi Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena kecepatannya. Artinya, benda yang masih ada tidak memiliki energi kinetik. Jumlah energi kinetik berbanding lurus dengan massa dan kecepatan. Semakin besar massa dan kecepatan suatu benda, semakin besar energi kinetiknya. Misalnya, becak dan mobil bergerak dengan kecepatan yang sama. Menurut Quipperian, manakah yang memiliki energi kinetik lebih besar? Tentu saja itu mobil, karena massa mobil pasti jauh lebih besar dari becak.
Rumus Energi Kinetik
Berdasarkan jenis geraknya, energi kinetik dibagi menjadi dua, yaitu energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi. Apa perbedaan antara kedua energi tersebut?
Rumus Energi Kinetik Translasi
Energi kinetik translasi adalah energi kinetik yang dimiliki oleh benda yang bergerak secara translasi, misalnya gerak meja, gerak Anda berjalan, gerak semut berjalan, dan sebagainya. Sederhananya, translasi adalah gerakan selain rotasi. Secara matematis, rumus energi kinetik translasi dinyatakan sebagai berikut.
Dengan:
ek = energi kinetik (J);
M = massa benda (kg); Dan
ay = kecepatan benda (m/s).
Perhatikan contoh berikut.
Sebuah minibus bermassa 350 kg bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Berapakah energi kinetik minibus tersebut?
Diskusi:
Dikenal:
M = 350 kg
ay = 72 km/jam = 20 m/s
diminta: ek =…?
Menjawab:
Energi kinetik minibus dirumuskan sebagai berikut.
Jadi, energi kinetik minibus tersebut adalah 70 kN.
Rumus Energi Kinetik Rotasi
Energi kinetik rotasi adalah energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda yang berputar pada sumbu tertentu. Misalnya gerakan baling-baling kipas, putaran roda saat sepeda diam, jarum jam, dan sebagainya. Secara matematis, rumus energi kinetik rotasi dinyatakan sebagai berikut.
Dengan:
ekmembusuk = energi kinetik rotasi (J);
SAYA = momen inersia benda (kg.m2); Dan
ω = kecepatan sudut (rad/s).
Rumus Hubungan Perubahan Energi Kinetik dengan Usaha
Usaha adalah besaran yang menyatakan besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda dalam lintasan tertentu. Secara matematis, diformulasikan sebagai W = Fs.
Ternyata, definisi bisnis tidak sebatas pengertian di atas saja ya. Kerja juga dapat didefinisikan sebagai perubahan energi kinetik, Kamu tahu. Misalnya, Anda mengendarai mobil dengan kecepatan tetap 30 m/s. Kemudian, Anda menurunkan kecepatan menjadi 15 m/s. Perbedaan antara energi kinetik saat Anda bergerak dengan kecepatan 30 m/s dan 15 m/s juga dikenal sebagai usaha total. Secara matematis, rumus hubungan antara perubahan energi kinetik dan usaha adalah sebagai berikut.
Dengan:
ek1 = energi kinetik awal (J);
ek2 = energi kinetik akhir (J); Dan
W = usaha (J).
Manfaat Energi Kinetik dalam Kehidupan
Dalam kehidupan sehari-hari, energi kinetik berguna untuk hal-hal berikut.
Energi Panas Memanfaatkan Energi Kinetik Atom
Pernahkah Anda menggosok sesuatu di dinding atau meja? Semakin cepat Anda menggosoknya, semakin panas rasanya. Hal ini terjadi karena atom-atom pada benda yang digosok akan bergerak lebih cepat. Akibatnya, energi panas akan muncul.
Energi Putar Baling-Baling
Tentu saja Quipperian tidak pernah menggunakan kipas angin kan? Perputaran baling-baling pada kipas, akan menggerakkan udara disekitarnya. Udara yang bergerak memiliki energi kinetik. Semakin cepat udara bergerak, semakin besar energi kinetik yang dihasilkan.
Gerakan Bola
Quipperians mana yang suka bermain atau menonton sepak bola? Bola yang ditendang akan menghasilkan energi kinetik. Semakin kuat tendangan bola, semakin cepat bola bergerak. Artinya, energi kinetik bola akan semakin besar. Apa yang terjadi jika energi kinetik bola bertambah?
Jika seorang atlet menendang bola di depan gawang dengan kecepatan tinggi, bola akan terbang dengan kekuatan besar dan sulit ditangkap oleh penjaga gawang. Berbeda jika Anda menendang bola secara perlahan, pasti bola akan mudah ditangkap oleh penjaga gawang.
Pembangkit listrik tenaga air
Pembangkit listrik tenaga air memanfaatkan energi kinetik air untuk menggerakkan turbin generator. Dari pergerakan turbin itulah yang akan menghasilkan energi listrik. Selanjutnya, energi listrik akan disalurkan ke rumah-rumah penduduk.
Contoh soal
Untuk mengasah pemahaman Anda tentang energi kinetik, mari kita lihat contoh soal berikut.
Contoh Soal 1
Seekor rusa bermassa 35 kg mula mula diam. Kemudian, kancil melihat seekor harimau mendekatinya. Karena ketakutan, rusa tersebut berlari dengan percepatan 1,5 m/s2. Tentukan energi kinetik rusa setelah berlari selama 5 s!
Diskusi:
Dikenal:
A = 1,5 m/s2
T = 5 detik
ay0 = 0 (diam)
M = 35 kg
Ditanya: Ek =…?
Diskusi:
Pertama, Anda harus mengetahui kecepatan akhir rusa. Gunakan persamaan kecepatan pada GLBB dipercepat sebagai berikut.
Selanjutnya, substitusikan nilainya ayT dalam persamaan energi kinetik.
Jadi, energi kinetik rusa tersebut adalah 984,375 J.
Contoh Soal 2
Sebuah batu bermassa 20 g dilempar dengan kecepatan awal 10 m/s. Setelah bergerak selama 5 s, kecepatan benda bertambah menjadi 12 m/s. Tentukan bisnis benda itu!
Diskusi:
Dikenal:
M = 20 gr = 0,02 kg
ay1 = 10m/s
ay2 = 12m/s
diminta: W =…?
Menjawab:
Usaha dapat ditentukan dari perubahan energi kinetik suatu benda sebagai berikut.
Jadi, batu tersebut mengalami usaha sebesar 0,44 J.
Contoh Soal 3
Sebuah bola padat bermassa 2 kg berputar dengan kecepatan sudut 2 rad/s. Jika jari-jari bola padat 15 cm, tentukan energi kinetik rotasi bola padat!
Diskusi:
Dikenal:
M = 2 kg
R = 15 cm = 0,15 m
ω = 2 rad/s
Ditanya: Ecmembusuk =…?
Menjawab:
Pertama, tentukan momen inersia bola pejal.
Selanjutnya, gunakan rumus energi kinetik rotasi.
Jadi, energi kinetik rotasi bola padat tersebut adalah 0,036 J.
Sampai di sini, apakah Quipperian sudah paham?
Itulah pembahasan Quipper Blog tentang energi kinetik. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers!