Energi Potensial – Pengertian, Jenis, Gravitasi, Contoh Soal

Energi potensial – definisi, jenis, gravitasi, listrik, magnet, elastis, contoh soal: Energi potensial adalah energi yang dapat mempengaruhi karena posisi ketinggian benda yang cenderung menuju tak terhingga dengan arah gaya energi potensial yang ada. Satuan SI untuk usaha dan energi adalah Joule (simbol J).

---

Definisi energi potensial

Energi potensial adalah energi yang mempengaruhi benda karena kedudukan (ketinggian) benda yang kecenderungannya berhubungan dengan arah gaya yang dihasilkan dari energi potensial tersebut. Satuan SI untuk mengukur usaha dan energi adalah Joule (simbol J).

Istilah “energi potensial” pertama kali diusulkan oleh seorang insinyur dan fisikawan Skotlandia, William Rankine.

---

Baca juga artikel terkait: 10 Organ-organ sistem reproduksi wanita beserta fungsi dan bagian-bagiannya

---

Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa batu ke atas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan memperoleh energi potensial gravitasi. Jika kita meregangkan pegas, kita dapat mengatakan bahwa pegas mengembang dan memanjang, yang berarti pegas memperoleh energi potensial elastis.

---

Berbagai jenis energi dapat diklasifikasikan sebagai energi potensial. Masing-masing bentuk energi ini dikaitkan dengan jenis gaya tertentu yang bekerja pada sifat fisik materi tertentu (seperti massa, muatan, elastisitas, suhu, dll.).

---

Energi potensial gravitasi terkait dengan gaya gravitasi yang bekerja pada massa benda; energi potensial elastis terhadap gaya elastis yang bekerja pada elastisitas benda yang dideformasi; energi potensial listrik oleh gaya Coulomb; gaya nuklir kuat atau gaya nuklir lemah yang bekerja pada muatan listrik pada benda;

---

energi potensial kimia, dengan potensial kimia dalam konfigurasi atom atau molekul tertentu yang bekerja pada struktur atom atau molekul bahan kimia penyusun benda dan juga energi potensial termal dengan gaya elektromagnetik yang berkaitan dengan suhu benda.

---

Energi potensial adalah energi yang tersimpan akibat posisi. Ini dapat dianggap sebagai energi yang “disimpan” oleh sistem fisik. Disebut potensial karena dalam bentuknya yang sekarang tidak bekerja atau menyebabkan perubahan pada lingkungannya. Namun, ia memiliki potensi untuk diubah menjadi berbagai bentuk energi, seperti energi kinetik. Satuan standar untuk mengukur energi adalah joule.

---

Baca juga artikel terkait: 12+ sistem anatomi tubuh manusia, fungsi, penjelasan dan gambar lengkap

---

Ketika sebuah benda dipindahkan dari posisi semula dan energi menariknya kembali ke posisi itu, energi potensial cenderung ada. Misalnya, sebuah bola di ujung pegas memiliki energi yang akan diubah menjadi energi kinetik ketika dibiarkan kembali ke posisi semula. Beban yang ditahan di atas tanah, saat dilepaskan, akan memiliki energi potensial saat gravitasi menariknya kembali ke posisi semula.

---

Salah satu prinsip utama energi potensial adalah hukum kekekalan energi, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Energi yang dikeluarkan untuk mengangkat benda atau menekan pegas tidak hanya hilang, tetapi juga “disimpan” sebagai energi potensial. Ini kemudian dilepaskan sebagai energi kinetik oleh gaya pemulih. Input energi sama dengan output energi, tidak ada keuntungan atau kerugian energi secara keseluruhan.

---

Ada berbagai jenis energi potensial. Ada energi potensial elastis ketika benda elastis, seperti karet gelang atau busur, diregangkan atau bentuknya dikompresi. Energi potensial kimia terkait dengan ikatan kimia dalam molekul. Dalam reaksi kimia, energi potensial kimia diubah menjadi bentuk energi lain saat ikatan putus dan terbentuk kembali. Energi listrik potensial mengambil tiga bentuk utama: elektrostatik, elektrodinamik, dan nuklir.

---

Energi elektrostatik potensial terjadi ketika partikel bermuatan diam. Ia memiliki energi potensial karena posisinya relatif terhadap partikel bermuatan lainnya. Energi potensial elektrodinamik ada karena partikel bermuatan bergerak. Partikel-partikel ini dapat membentuk medan elektromagnetik yang berpotensi menggerakkan benda lain. Potensi energi nuklir ada karena adanya hubungan antar partikel subatomik, seperti proton, elektron, dan neutron, di dalam inti atom.

---

Dalam segala bentuknya, energi potensial selalu didefinisikan sebagai energi yang tersimpan dalam suatu sistem. Meskipun dapat melakukan usaha sendiri, ia dapat diubah menjadi bentuk energi lain yang dapat menyebabkan perubahan dan melakukan usaha.

---

Mungkin ada saat ketika putra atau putri Anda pulang dari sekolah mencerca Anda dengan pertanyaan tentang berbagai jenis energi potensial, atau energi yang tersimpan. Ini bisa sangat membingungkan karena beberapa contoh tidak berhenti pada tingkat molekuler.

---

Beberapa jenis energi potensial dan kinetik (energi gerak) nyata terjadi bersamaan, seperti panas atau kimia. Anda dapat menjelaskan perbedaan antara enam jenis energi potensial tersebut kepada anak Anda dengan menggunakan contoh umum.

---

Baca juga artikel terkait: Rantai makanan: pengertian, jenis, jaring, contoh dan gambar

---

Jenis energi potensial

Energi Potensial, atau posisi energi yang tersimpan. Artinya benda tersebut memiliki kemampuan untuk melakukan kerja atau menggerakkan sesuatu dalam arti ilmiah. Ada banyak jenis energi potensial termasuk potensial gravitasi, listrik, kimia, panas, magnet dan elastis yang akan kita bahas di bawah ini:

---

• Jenis energi potensial (gravitasi)

Ketika sebuah benda seperti bola berada di lereng bukit, ia memiliki energi potensial gravitasi berdasarkan ketinggian dari dasar bukit, massanya, dan konstanta gravitasi di Bumi adalah 9,8m/s2. Konstanta gravitasi adalah bentuk percepatan. Semakin tinggi suatu benda di atas permukaan bumi, semakin cepat ia akan berakselerasi saat jatuh hingga mencapai kecepatan maksimumnya (atau kecepatan tercepat jatuhnya).

---

Jika sebuah bola bermassa 10 kilogram dijatuhkan dari ketinggian 100 meter di atas permukaan bumi, energi potensial gravitasinya akan menjadi perkalian massa, konstanta gravitasi, dan tinggi, atau (10 kg) (9,8 m/s2) (100m), yang adalah 9800 atau 9800 kgm2/s2 Newton-meter atau 9800 joule. Apakah Joule, satuan metrik untuk energi. Potensi bola berubah menjadi energi kinetik saat menggelinding atau jatuh ke bawah.

---

• Jenis Energi Potensial (Listrik)

Energi listrik disimpan dalam baterai dalam unsur-unsur kimia yang menyusun baterai. Satu terminal baterai memiliki elemen yang memungkinkan elektron mengalir darinya, sedangkan terminal lainnya memiliki elemen yang siap menerima elektron. Baterai akhirnya berhenti bekerja karena bahan kimia habis.

---

Listrik statis melibatkan hal-hal seperti balon atau kucing peliharaan keluarga yang memiliki elektron ekstra, terutama dalam cuaca panas. Jika Anda menggosokkan balon ke rambut Anda dan menempelkannya ke dinding, balon tersebut menggunakan listrik statis. Saat kucing peliharaan sedang musim kemarau, Anda mungkin mendengar suara retakan atau melihat percikan api kecil yang juga merupakan listrik statis.

---

• Jenis energi potensial (kimia)

Energi kimia ditangkap dalam ikatan kimia. Ini adalah komponen energi yang dapat dilepaskan ketika molekul berinteraksi selama reaksi kimia. Ini termasuk bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak bumi, gas alam dan kayu. Bahan kimia terdiri dari molekul, terdiri dari atom, terdiri dari proton, neutron, dan elektron untuk tujuan praktis.

---

Elektron bergerak konstan di sekitar proton dan neutron dalam nukleus. Pergerakan elektron terlibat dalam menciptakan ikatan kimia molekul. Selama reaksi kimia, energi ini disimpan. Sel-sel kita membutuhkan energi kimia yang tersimpan dalam makanan yang kita makan agar berfungsi dengan baik.

---

Pencernaan adalah proses lambat yang memecah makanan yang kita makan dan melepaskan energi untuk digunakan tubuh. Energi dari makanan menjadi panas, karbon dioksida dan air. Paket makanan mencantumkan jumlah kalori dalam produk. Satu kalori energi makanan adalah 4180 Joule.

---

Baca juga artikel terkait: Pengertian kepribadian secara umum dan psikologi beserta ciri-ciri dan determinannya

---

• Jenis energi potensial (panas)

Energi termal atau panas dalam segala hal. Bahkan sesuatu yang sedingin es batu pun masih memiliki panas. Molekul dari semua materi bergerak bahkan sebagai bagian dari padatan. Selama suhu suatu bahan berada di atas nol mutlak, yaitu -459 derajat Fahrenheit, ia memiliki panas. Jenis panas ini masih dianggap tersimpan karena tidak melibatkan gerakan yang dapat kita lihat.

---

• Jenis energi potensial (magnetik)

Energi magnetik juga terkait dengan atom-atom dalam suatu objek. Sebuah magnet memiliki gugus-gugus atom yang sangat besar yang berjajar, dimana satu sisi gugus tersebut menjadi kutub utara magnet dan sisi lainnya menjadi kutub selatan. Medan magnet, atau ruang di sekitar magnet tempat gaya magnet diberikan, diciptakan oleh elektron yang berputar dan mengorbit.

---

Sebagian besar bahan non-magnetik karena medan magnet atom tidak selaras. Atom besi menghasilkan medan magnet terkuat karena mengandung banyak besi magnet. Magnet ada di motor listrik dan mengerahkan gaya yang memengaruhi arus listrik di kabel. Hal ini menyebabkan perkembangan listrik, radio dan televisi.

---

• Jenis energi potensial (elastis)

Energi elastis adalah energi internal cairan atau padat yang dapat diubah menjadi energi mekanik untuk melakukan pekerjaan. Bola voli, pegas, jaring trampolin, dan piston hidrolik semuanya memiliki energi elastis. Bola, pegas, dan trampolin adalah benda padat yang dapat menyimpan energi. Piston berisi udara terkompresi atau cairan lain seperti minyak rem pada rem mobil yang menyimpan energi.

---

Baca juga artikel terkait: Perilaku Menyimpang: Pengertian, Ciri-Ciri dan Jenisnya Beserta Contoh Lengkapnya

---

Contoh masalah energi potensial

Contoh soal 1:

Mangga yang matang dan enak tergantung di batang pohon mangga 10 meter dari tanah. Jika massa mangga 0,2 kg, berapakah energi potensialnya? Misalkan percepatan gravitasi adalah 10 m/s2.

Panduan Jawaban:

• EP = mgh
• EP = (0,2 kg) (10 m/s2) (10 m)
• EP = 20 Kg m2/s2 = 20 Nm = 20 Joule
  

  ---

Contoh soal 2:

Seekor monyet bermassa 5 kg berayun dari satu dahan ke dahan lain yang tingginya 2 meter. Berapakah perubahan energi potensial monyet tersebut? g = 10m/s2

Panduan Jawaban:

kita menetapkan cabang pertama sebagai titik referensi, di mana h = 0. Kita hanya perlu menghitung EP monyet saat berada di cabang kedua…

• EP = mgh = (5 kg) (10 m/s2) (2 m)
• EP = 100 Joule

Jadi, perubahan energi potensial monyet = 100 Joule.

---

Contoh soal 3:

Seorang pekerja dermaga yang tingginya 1,50 meter mengangkat karung beras seberat 50 kg dari tanah dan memberikannya kepada temannya yang berdiri di atas perahu. Jika orang tersebut berada 0,5 meter tepat di atas kepala pekerja dermaga, hitunglah energi potensial kantong berisi beras relatif terhadap:

1. lantai dasar
2. dokter kepala
   

   ---

Panduan Jawaban:

A). Kantong EP diisi dengan beras relatif terhadap permukaan tanah

Tinggi total tas dari tanah = 1,5 m + 0,5 m = 2 meter

Karena itu,

• EP = mgh = (50 kg) (10 m/s2) (2 m)
• EP = 1000 Joule
  

  ---

B). EP karung berisi beras relatif terhadap kepala pekerja dermaga

Posisi karung beras diukur dari kepala pekerja dermaga adalah 0,5 meter.

• EP = mgh = (50 kg) (10 m/s2) (0,5 m)
• EP = 250 Joule
  

  ---

Baca juga artikel terkait: 15 Sifat Lumut Tanduk dan Penjelasannya

---