Energi mekanik – jenis, contoh, sumber, rumus

Ada banyak bentuk energi yang ada di alam. Tapi, mereka semua jatuh ke dalam dua kategori dasar. Ini adalah energi kinetik dan potensial. Dan, ketika Anda menggabungkannya, yang Anda dapatkan adalah energi mekanik. Dengan kata lain, menurut definisi, energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial.

Dalam artikel eksklusif ini, kita akan berbicara tentang berbagai jenis energi mekanik dan contoh kehidupan nyata mereka. Apa itu energi gerak? Berapakah energi posisi? Bagaimana cara menghitung energi mekanik?

Lebih penting lagi, apa yang dimaksud dengan kekekalan energi mekanik? Atau, apa sumber energi mekanik? Belum lagi, kita juga akan membicarakan beberapa fakta eksklusif tentang energi mekanik. Oleh karena itu, saya sarankan Anda tetap bersama saya sampai akhir. Mari selami!!!

Fakta Energi Mekanik

Tahukah Anda bahwa suatu benda dapat memiliki energi potensial (karena posisinya) dan energi kinetik (karena gerakannya) hanya dan hanya dalam kasus dunia makroskopik yaitu Fisika Klasik, bukan di dunia mikroskopis yaitu Fisika Kuantum?

Jika suatu benda dapat memiliki posisi (energi potensial) dan momentum (energi kinetik) di alam kuantum. Ini akan secara langsung melanggar Prinsip Ketidakpastian Heisenberg.

Belum lagi, ada beberapa kasus seperti Quantum Entanglement di mana Prinsip Ketidakpastian Heisenberg dilanggar.

Apa itu Energi Mekanik?

Menurut definisi, energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial suatu sistem. Selain itu, dapat juga diartikan bahwa kemampuan untuk melakukan usaha atau menyebabkan perubahan sebagai energi mekanik.

Ketika saya mengatakan energi gerak, saya benar-benar mengacu pada energi kinetik sistem. Demikian pula, ketika saya mengatakan energi posisi, saya benar-benar mengacu pada energi potensial sistem.

Di sisi lain, ketika saya mengatakan energi suatu sistem atau benda karena gerakannya serta posisinya, saya benar-benar mengacu pada energi mekanik sistem, yaitu jumlah energi kinetik dan potensial.

Kekekalan Energi Mekanik

Menurut definisi hukum kekekalan energi mekanik, “energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, sampai atau kecuali beberapa jenis gaya eksternal seperti gaya gesekan atau gaya non-konservatif diterapkan“.

Dengan kata lain, energi mekanik total suatu sistem adalah kekal. Oleh karena itu, energi hanya dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya.

Anda akan berpikir bahwa definisi yang disebutkan di atas adalah hukum kekekalan energi yaitu hukum pertama termodinamika.

Fisika Pendulum

Kita semua sangat menyadari fakta bahwa apa itu pendulum dan apa yang dilakukannya yaitu berayun maju mundur!!! Tapi, apa yang kita tidak tahu adalah bagaimana cara kerjanya? Lebih penting lagi, apa fisika di balik kerja pendulum sederhana.

Nah, fisika pendulum hanya didasarkan pada kekekalan energi mekanik. Sebagai permulaan, pendulum adalah sistem mekanis yang bekerja karena pertukaran terus menerus antara energi kinetik dan potensial.

Untuk membuatnya lebih sederhana, izinkan saya membagi fisika pendulum menjadi dua kasus. Dengan kata lain, izinkan saya membagi kerja pendulum menjadi dua posisi tertentu.

Kasus 1 – Diam atau Posisi Ekstrim.

Pada posisi ekstrim atau saat istirahat, bob pendulum berada pada ketinggian maksimum. Oleh karena itu, sebagai hasilnya, ia memiliki energi potensial maksimum dan energi kinetik terendah.

MENGAPA? Karena pada titik ini, di satu sisi, bob memiliki kecepatan nol (energi kinetik nol). Dan, di sisi lain, itu terjauh dari sumur gravitasi Bumi (energi potensial maksimum). Lihat diagram di atas untuk pemahaman yang tepat.

Kasus 2 – Posisi Vertikal atau Rata-rata.

Sekarang biarkan bob bebas berayun ke depan dan ke belakang. Oleh karena itu, ketika bob mencapai posisi vertikal atau rata-rata yaitu ketinggian terendah, ia memiliki energi kinetik maksimum dan energi potensial terendah.

MENGAPA? Karena pada titik ini, di satu sisi, bob memiliki kecepatan maksimum (energi kinetik maksimum). Dan, di sisi lain, itu paling dekat dengan sumur gravitasi Bumi (energi potensial nol). Lihat diagram di atas untuk pemahaman yang tepat.

Oleh karena itu, dengan bergerak maju mundur, sistem mekanik bandul sederhana memiliki energi kinetik dan energi potensial yang terus berubah di antara keduanya. Oleh karena itu energi mekanik sistem adalah kekal yaitu konstan.

Belum lagi, dalam contoh di atas, kita mengabaikan efek gaya eksternal seperti gaya hambat dan gaya gesek.

Fakta Energi Mekanik

Tahukah Anda bahwa fisikawan Inggris James Prescott Joule yang pada awalnya secara eksperimental menunjukkan bahwa karena gesekan sejumlah energi mekanik dapat hilang sebagai energi panas (panas)?

Bahkan, ia juga berhasil menunjukkan bahwa bahkan jika energi mekanik suatu sistem (bandul sederhana) hilang sebagai panas. Tetapi energi keseluruhan atau total sistem selalu tetap.

Jenis Energi Mekanik

Sampai sekarang, kita sudah banyak berbicara tentang energi kinetik dan energi potensial. Tapi, sebenarnya, kita tidak tahu apa itu!! Atau, seperti cara kerjanya? Oleh karena itu, tanpa membuang waktu lagi, izinkan saya memberi Anda ulasan singkat tentang keduanya.

Menurut definisi, energi mekanik dapat dibagi menjadi dua bagian. Atau dapat dikatakan bahwa ada dua jenis energi mekanik yaitu energi kinetik dan energi potensial.

Secara teknis, mereka bukan jenis atau bentuk energi mekanik. Faktanya, mereka hanyalah penyusun energi mekanik. Bagaimanapun, ayo maju!!!

Energi Kinetik – Energi Mekanik Gerak

Menurut definisi energi kinetik, ketika suatu benda berada dalam momentum (gerak), ia memiliki energi dalam bentuk energi kinetik. Dengan kata lain, energi gerak disebut energi kinetik.

Jenis Energi Kinetik

Berdasarkan jenis geraknya, kita dapat membagi energi kinetik menjadi tiga bagian utama. Belum lagi, ada juga beberapa cara lain untuk mendefinisikan jenis-jenis energi kinetik. Namun, dalam artikel ini, saya hanya menjelaskannya berbeda dengan jenis geraknya.

  • Energi Kinetik Translasi – karena gerak lurus suatu benda
  • Energi Kinetik Rotasi – karena gerakan rotasi benda
  • Energi Kinetik Getaran – karena gerakan getaran suatu benda

Energi Potensial – Energi Mekanik posisi

Energi yang tersimpan dalam suatu benda karena posisinya dikenal sebagai energi potensial. Dengan kata lain, energi yang tersimpan disebut energi potensial. Yah, saya lebih suka mengatakan bukan hanya karena posisinya, ada beberapa faktor lain juga.

Secara umum, dapat dikatakan bahwa itu adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda bukan hanya karena posisinya relatif terhadap benda lain. Tetapi juga karena tekanan dalam dirinya sendiri, muatan listriknya, atau beberapa faktor lainnya.

Padahal, berdasarkan faktor-faktor yang mempengaruhi energi potensial suatu benda, selanjutnya dapat dibedah menjadi beberapa bagian.

Jenis Energi Potensial

Ada begitu banyak jenis energi potensial seperti:

  • Energi Potensial Gravitasi
  • Energi Potensial Magnetik
  • Energi Potensial Listrik
  • Energi Potensial Elastis
  • Energi Potensial Nuklir
  • Energi Potensial Kimia, dll.

Rumus Energi Mekanik Total

Bagaimana cara menghitung energi mekanik suatu sistem? Yah, itu cukup sederhana dan lurus ke depan. Maksud saya hanya menambahkan energi kinetik dan potensial dari suatu sistem. Setelah itu, yang Anda dapatkan adalah energi mekanik total.

Menurut definisi energi mekanik, jumlah energi kinetik dan energi potensial adalah energi mekanik total suatu sistem. Mari kita lihat caranya!!!

Energi mekanik total = Energi Kinetik + Energi Potensial

TME = KE +PE

Dimana,

  • Energi Kinetik = 1/2 mv²
  • Energi Potensial = mgh

menempatkan nilai energi kinetik dan potensial dalam rumus energi mekanik total, kita mendapatkan:

TME = mv² + mgh

Fakta Energi Mekanik

Tahukah Anda bahwa kata energi mekanik hanya sesuai dengan mekanika Newton yaitu dunia makroskopik?

Dalam dunia mikroskopis yaitu mekanika kuantum, kata energi mekanik suatu sistem diganti dengan hamiltonian suatu sistem.

Dengan kata lain, dalam dunia mekanika kuantum, hamiltonian suatu sistem sama dengan jumlah energi kinetik dan energi potensial suatu sistem.

Contoh Energi Mekanik dalam Kehidupan Sehari-hari

Jika Anda merasa tidak dapat menghubungkan contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari. Nah, inilah kesempatan Anda untuk berpikir lagi!

  • Palu
  • Senjata
  • Kincir angin
  • bola penghancur
  • Bola bowling
  • Seorang pengendara sepeda
  • air di belakang bendungan
  • Sistem bumi-bulan
  • bandul sederhana, dll.

Sumber Energi Mekanik

Seperti yang sudah Anda ketahui bahwa menurut definisi, energi mekanik tidak lain adalah energi dalam konversi. Dengan kata lain, ada banyak perangkat yang pada dasarnya digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi bentuk energi lain atau sebaliknya.

Jenis perangkat ini pada dasarnya didefinisikan sebagai sumber energi mekanik yang berbeda. Beberapa dari mereka terdaftar di bawah ini!!!

  • Sebuah mesin pembakaran internal mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik.
  • Motor listrik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
  • Pembangkit listrik tenaga air mengubah energi mekanik (potensial) air menjadi energi listrik.
  • Mesin uap mengubah energi panas uap menjadi energi mekanik, dll.

Baca Juga

© 2022 Sridianti.com