Gambar 4.4 berikut melukiskan benda dengan massa m’ yang berada dalam medan gravitasi benda yang bermassa m dipindahkan dari titik A ke titik B, dengan lintasan sembarang. Ternyata usaha untuk memindahkan m’ dari titik A ke titik B tidak tergantung dari bentuk lintasan, tetapi hanya tergantung dari kedudukan awal dan kedudukan akhir. Dengan demikian untuk memindahkan benda bermassa m’ dari titik A ke
Jika diambil titik A di tak terhingga (ra = ∞), maka energi potensial di titik A = nol, sehingga diperoleh persamaan:
Rb adalah m’ dari pusat benda yang bermassa m, yang dapat diambil sembarang, sehingga energi potensial benda bermassa m’ yang berjarak r dari pusat benda yang bermassa m dapat dinyatakan dengan:
Dari persamaan energi potensial di atas didapat bahwa energi potensial yang dimiliki oleh benda yang bermassa m’ yang berada dalam gravitasi benda bermassa m merupakan energi yang dimiliki oleh benda m’ karena kedudukannya terhadap benda bermassa m. Energi potensial merupakan besaran skalar. Jika jarak benda m' terhadap permukaan benda m adalah h di mana h << R (R = jari-jari benda m) maka energi potensial benda m' dapat dinyatakan:
Ep = energi potensial (joule)
m' = massa benda uji (kg)
g = kecepatan gravitasi (m/s^2)
h = ketinggian h' dari bidang acuan (m)
Dengan demikian, jika terdapat benda yang bergerak dalam medan gravitasi, selain benda tersebut mempunyai energi kinetik juga memiliki energi potensial. Energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh suatu benda disebut energi mekanik (Em).
Bagaimana nilai energi mekanik dari sebuah benda? Perhatikan uraian di bawah ini.
Gambar 4.5, menggambarkan buah kelapa yang bermassa 1 kg lepas dari dahannya dan melakukan jatuh bebas dari ketinggian 20 meter di tanah. Jika gerak buah kelapa kita analisa di dapat data seperti pada tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1
Nilai Ek, Ep, Em untuk g = 10 m/s^2
Dari data di atas, selama buah kelapa jatuh bebas di dapat:
- Energi potensialnya mengecil
- Energi kinetiknya membesar
- Energi mekaniknya tetap
Dalam medan gravitasi konstan, energi mekanik yang dimiliki oleh suatu benda bernilai konstan.
Persamaan tersebut dinamakan hukum kekekalan energi mekanik.
0 comments:
Post a Comment