Hukum Kekekalan Energi – Pengertian, Rumus dan Contoh Soal dengan Penjelasan Terlengkap

Posted on

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat dicipatan maupun dimusnahkan, namun energi dpaat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Kegiatan yang kita lakukan sehari-hari merupakan salah satu bentuk perubahan energi dari bentuk satu ke bentuk lainnya. Salah satu contohnya pada kipas angin. Kipas angin merupakan salah satu konsep konversi energi yang disebut dengan hukum kekekalan energi. Hal ini karena kipas angin merubah energi listrik menjadi energi gerak.

Konversi energi memiliki kaitan yang erat dengan hukum kekekalan energi. Semua energi yang ada di alam semesta tidak dapat di hilangkan. Namun energi dapat diubah bentuknya menjadi bentuk energi lainnya.

Untuk mengetahui lebih lengkap tentang hukum kekekalan energi, berikut ini merupakan pembahasan lengkap tentang hukum kekekalan energi, meliputi pengertian hukum kekekalan energi, rumus dan contoh soal hukum kekekalan energi dengan penjelasan terlengkap.

Baca Juga : Hukum Coulomb dan Penjelasannya

Pengertian Hukum Kekekalan Energi

Menurut kamus Cambridge, energi adalah kekuatan untun melakukan pekerjaan yang menghasilkan cahaya, panas atau gerakan, bahan bakar atau listrik yang digunakan untuk daya.

Hukum kekekalan energi adalah jumlah energi dari sebuah sistem tertutup tidak berubah, ia akan tetap sama. Energi tidak bisa di ciptakan atau di musnahkan, namun energi dapat berubah dari bentuk energi satu ke bentuk energi lainnya.

Hukum kekekalan energi dikemukaan oleh James Prescott Joule, yaitu ilmuwan kelahiran Inggris pada 24 Desember 1818.

Energi memiliki macam-macam wujud yaitu energi mekanik, energi kinetik, energi potensial, energi panas, dan sebagainya. Pada konsep hukum kekekalan energi, beberapa macam wujud energi dapat berubah menjadi energi lain yang bersifat kekal.

Baca Juga : Hukum Pascal dan Penjelasannya

Bentuk Bentuk Energi

Berdasarkan hukum kekekalan energi, energi memiliki 3 bentuk energi yaitu energi kinetik, energi potensial dan energi potensial. Berikut penjelasannya:

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi pada suatu benda akibat gerak benda yang memiliki massa/berat. Energi kinetik dibagi menjadi dua jensi, yaitu energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi.

  • Energi kinetik translasi adalah energi pada benda yang memiliki gerak lurus (lintasan berupa garis lurus)
  • Energi kinetik rotasi adalah energi pada benda yang berrotasi (lintasan berupa lingkaran)

Rumus Energi Kinetik

Ek =  mv2

Keterangan:
Ek = energi kinetik
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)

Energi Potensial

Energi potensial adalah energi energi pada suatu benda akiat letak benda berapa dalam medan gaya. Energi potensial dipengaruhi oleh beberapa hal seperti massa benda, gaya gravitasi dan ketinggian benda.

Rumus Energi Potensial

Ep = m.g.h

Keterangan:
Ep = energi potensial
m = massa benda (kg)
g = gravitasi (m/s)
h = ketinggian (m)

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi yang berhubungan dengan gerak dan posisi suatu benda. Energi mekanik didapatkan dari penjumlahan energi kinetik dan energi potensial dalam melakukan suatu usaha.

Rumus Energi Mekanik

Em = Ek + Ep

Keterangan
Em = energi mekanik
Ek = energi kinetik
Ep = energi potensial

Rumus Hukum Kekekalan Energi

Emsebelum = EMsesudah
Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
½ m1 v12 + m1 g h1 = ½ m2 v22 + m2 g h2

Keterangan:
Em1, Em2 : energi mekanik awal dan energi mekanik akhir (J)
Ek1, Ek2 : energi kinetik awal dan energi kinetik akhir (J)
Ep1, Ep2 : energi potensial awal dan energi potensial akhir (J)
m = massa (kg)

v = kecepatan (m/s)
g = gaya gravitasi (m/v2)
h = ketinggian (m)

Baca Juga : Hukum Archimedes dan Penjelasannya

Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi

Soal 1. Sebuah buah kelapa yang massanya 4kg jatuh dari pohonnya tanpa kecepatan awal dari ketinggian 20 m diatas permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2. Berapa kecepatan buah kelapa pada saat ketinggian 10 m?

Pembahasan
Diketahui

m1 dan m2 = 4 kg
v1 = 0 m/s
h1 = 20 m
g = 10 m/s
h2 = 10m

Penyelesaian

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
½ m1 v12 + m1 g h1 = ½ m2 v22 + m2 g h2
½ 3 02 + 4 10 20 = ½ 4 v22 + 3 10 10
0 + 800 = 2 v22 + 300
2 v22 = 500
v22 = 250
v2 = 15.81

Jadi kecepatan  buah kelapa saat berada pada ketinggian 10 m adalah 15.81 m/s

Soal 2. Bola pejal bermassa 1 kg dilempar vertikal ke atas dari tanah dengan kecepatan awal 40 m/s. Jika percepatan gravitasi di tempat itu adalah 10 m/s2, maka besar energi kinetik bola saat bola mencapai ketinggian 20 meter adalah

Pembahasan:
Diketahui :

m = 1 kg
h1 = 0
v1 = 40 m/s
g = 10 m/s2
h2 = 20 m

Ditanya : Ek2 = … ?
Dijawab :

m.g.h1 + ½ m.v12 = m.g.h2 + Ek2
1 (10) (0) + ½ 1 (40)2 = 1 (10) (20) + Ek2
800 = 200 + Ek2
Ek2 = 800 – 200
Ek2 = 600 J

Besar energi kinetik pada bola tersebut adalah 600 J.

Baca Juga : Hukum Newton 1 2 3 dan Penjelasannya

Demikian artikel mengenai Hukum Kekekalan Energi dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.