Energi Kinetik

Share
Comment 0 reply
Energi Kinetik

X

Advertisements

Loading...

Di dalam kehidupan sehari – hari, terdapat beragam energi yang sangat erat kaitannya dengan kita, salah satu energi tersebut adalah energi kinetik.

Untuk mengetahui apa itu energi kinetik secara lebih lanjut, simak baik – baik ulasan di bawah ini.

Pengertian Energi

contoh soal energi kinetik

Advertisement

Di dalam fisika, Dalam fisika, pengertian energi merupakan suatu kemampuan guna melakukan usaha (kerja) atau mengerjakan sebuah perubahan.

Oleh sebab itu, di dalam melakukan setiap kegiatan, entah itu berwujud mengangkat barang, mendorong meja hingga berlari, secara tidak langsung kalian memerlukan adanya energi.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, ada banyak sekali jenis energi, namun ada dua yang paling utama, yakni:

Gabungan dari energi kinetik serta energi potensial ini juga biasa disebut sebagai energi mekanik.

Pengertian Energi Kinetik

kinetic

Energi kinetik (EK) atau energi gerak merupakan suatu energi yang dimiliki oleh suatu benda sebab gerakannya.

Energi kinetik pada suatu benda didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan dalam menggerakkan suatu benda dengan massa tertentu dari kondisi yang diam sampai meraih kecepatan tertentu.

EK yang ada pada sebuah benda sama dengan jumlah usaha yang dibutuhkan untuk menyatakan kecepatan serta rotasinya, dimulai dari kondisi yang diam.

Nilai energi kinetik berhubungan erat dengan adanya massa serta kecepatan dari benda.

Besarnya EK akan berbanding lurus dengan besarnya massa serta berbanding terbalik dengan kuadrat kecepatan gerak benda.

Benda yang memiliki massa serta kecepatan yang besar, pasti mempunyai EK yang besar pada saat bergerak. Begitu pula sebaliknya, benda dengan massa serta kecepatan yang kecil, maka energi kinetiknya juga kecil.

Contoh energi kinetik:

  • Truk yang bergerak.
  • Ketika kalian berlari.
  • Bola yang menggelinding.
  • Serta beragam gerakan lainnya.

Contoh lain:

Ketika kalian melempar batu, maka batu yang kalian lempar pasti mempunyai kecepatan. Maka dari itu, batu tersebut mempunyai energi kinetik.
Energi kinetik dari batu tersebut bisa kalian lihat dampaknya pada saat batu menumbuk sasaran yang ada di depannya.

kinetic energy

Contoh penerapan konsep energi kinetik dalam kehidupan sehari – hari:

1. Buah kelapa yang bergerak jatuh dari pohonnya

penerapan energi kinetik dalam kehidupan sehari-hari

Keterangan: Buah kelapa itu bergerak artinya ia mempunyai energi kinetik. Energi tersebut dapat dilihat dampaknya pada saat kelapa telah berbunyi ketika menyentuh tanah.

2. Menendang bola

contoh penerapan energi kinetik menendang bola

Keterangan: Menendang bola menjadi salah satu contoh penerapan hubungan antara energi kinetik dan juga usaha. Kalian menendang bola dengan menggunakan kaki artinya kalian melakukan usaha terhadap bola. Bola kalu mengubah usaha itu menjadi energi kinetik sehingga bola bisa bergerak dengan cepat.

Sejarah dan Etimologi Energi Kinetik

Kata sifat dari kinetik asalnya dari bahasa Yunani Kuno yakni κίνησις (kinesis) yang berarti gerak.

Aturan yang ada di dalam mekanika klasik yang menyebutkan jika E ∝ mv² pertama kali dikembangkan oleh Gottfried Leibniz serta Johann Bernoulli.

history of kinetic energy

Gottfried Wilhelm Leibniz

Mereka menyebutkan jika energi kinetik tersebut merupakan gaya yang hidup, vis viva.

Willem ‘s Gravesande asal Belanda juga melakukan percobaan guna membuktikan persamaan tersebut.

Beliau membuktikannya dengan cara menjatuhkan benda dari ketinggian yang berbeda – beda ke dalam blok tanah liat, ‘s Gravesande kemudian menyatakan jika kedalaman pada tanah liat berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan.

Émilie du Châtelet pun menyadari implikasi eksperimen tersebut serta mempublikasikan suatu penjelasan yang sama.

Rumus Energi Kinetik

Energi kinetik memiliki beberapa jenis dengan rumus yang berbeda – beda, diantaranya ialah sebagai berikut:

1. Rumus Energi Kinetik (Energi Kinetik Translasi)

Rumus yang pertama ini merupakan rumus energi kinetik yang paling dasar.

EK translasi atau juga biasa disebut sebagai energi kinetik saja merupakan energi kinetik pada saat benda bergerak dalam secara translasi.

Rumus:

Ek = ½ x m x v2

Keterangan:

  • m = massa dari benda tegar (kg)
  • v= kecepatan (m/s)
  • Ek = energi kinetik (Joule)

translasi

2. Rumus Energi Kinetik Rotasi

Pada kenyataannya, tidak seluruh benda bergerak dengan translasi linier. Namun ada juga benda yang bergerak dalam gerakan rotasi atau gerakan secara melingkar.

Rumus dari energi kinetik untuk gerakan satu ini juga biasa disebut sebagai rumus energi kinetik rotasi. Yang mana memiliki nilai yang berbeda dengan energi kinetik biasa.

Parameter pada energi kinetik rotasi memakai momen inersia serta kecepatan sudut, yang dituliskan di dalam formula berikut ini:

Er = ½ x I x ω2

Keterangan:

Sehingga guna menghitung energi kinetik rotasi, kalian akan perlu terlebih dahulu untuk mengetahui momen inersia serta kecepatan sudut bendanya.

rotasi

3. Rumus Energi Kinetik Relativistik

Advertisement

Energi kinetik relativistik merupakan EK pada saat benda bergerak dengan sangat cepat.

Bahkan saking cepatnya, benda yang bergerak secara relativistic mempunyai kecepatan yang mendekati kecepatan dari cahaya.

Di dalam prakteknya, hampir mustahil bagi beragam benda besar dapat meraih kecepatan satu ini.

Oleh sebab itu, kecepatan yang sangat besar satu ini pada umumnya hanya diraih oleh berbagai partikel penyusun atom.

rumus energi kinetik dan potensial

Energi Kinetik Relativistik Einstein

Rumus dari energi kinetik relativistik ini berbeda dengan rumus energi kinetik biasa, sebab gerakannya tidak lagi sesuai dengan mekanika Newton klasik.

Oleh sebab itu, pendekatannya yang dikerjakan dengan menggunakan teori relativitas Einstein yang mana rumusnya bisa dituliskan dengan formula berikut ini:

Ek = (γ-1) mc2

Keterangan:

  • γ = konstanta relativistic
  • c = kecepatan cahaya
  • m = massa objek

Hubungan Energi dengan Usaha

Usaha atau kerja merupakan besarnya energi yang diberikan oleh gaya terhadap benda atau objek yang mengalami suatu perpindahan.

Usaha ini diartikan juga sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan arah perpindahannya.

Secara matematis, usaha diformulasikan ke dalam bentuk:

W = F.s

Keterangan:

  • W = Usaha (Joule)
  • F = Gaya (N)
  • s = Jarak (m)

Perhatikan gambar di bawah ini supaya kalian lebih memahami konsep dari usaha.

contoh energi kinetik

Nilai usaha bisa berwujud positif maupun negatif hal tersebut tergantung oleh arah gaya pada perpindahannya.

Apabila gaya yang diberikan terhadap objek berlawanan arah dengan arah perpindahannya, maka usaha yang diberikan akan memiliki nilai negatif.

Apabila gaya yang diberikan searah dengan arah perpindahan, maka objek itu mengerjakan usaha yang bernilai positif.

Apabila gaya yang diberikan dapat membentuk sudut, maka nilai usahanya hanya dihitung berdasarkan gaya yang searah dengan arah gerakan benda.

Usaha memiliki hubungan yang sangat erat dengan energi kinetik.

Besarnya nilai usaha sama dengan perubahan energi kinetik.

Hal tersebut dinotasikan seperti berikut ini:

W=ΔEk=1/2 m(v22-v12)

Keterangan:

  • W = usaha
  • ΔEk = perubahan energi kinetik
  • m = massa benda
  • v12 = kecepatan awal
  • v22 = kecepatan akhir

Contoh Soal

Untuk memahami berbagai uraian di atas, berikut kami sajikan beberapa soal yang berhubungan dengan energi kinetik, antara lain:

1. Suatu benda memiliki massa 2 kg terletak di tanah. Benda itu kemudian ditarik vertikal ke atas dengan gaya 25 N selama 2 detik lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka tentukan energi kinetik benda pada waktu menyentuh tanah!

Energi mekanik memiliki dua jenis energi, yakni energi potensial serta energi kinetik.
Secara secara matematis, energi mekanik ditulis seperti berikut:
Em = Ep + Ek

Jawab:

Diketahui:

  • Massa (m) = 2 kg
  • Gaya (F) = 25 N
  • Waktu (t) = 2 s
  • Percepatan gravitasi = 10 m/s²

Ditanyakan:

Energi kinetik (Ek) …?

Penyelesaian:

Pada saat benda ditarik vertikal dengan gaya:

F = ma
F – mg = ma
25 – (2)(10) = 2a
25 – 20 = 2a
5 = 2a
a = 2,5 m/s²

Kecepatan benda ketika waktu 2 sekon serta percepatan 2,5 m/s²:

v = v0 + at
v = 0 + (2,5)(2)
v = 5 m/s

energi kinetik berbanding lurus dengan

Ketinggian benda selepas 2 sekon:

h = v0 t + 1/2 a t²
h = (0)(2) + 1/2 (2,5)(2)²
h = 0 + 1/2(2,5)(4)
h = 5 m

Energi mekanik benda adalah total dari energi potensial dan energi kinetik, sehingga:

Em = Ep + Ek
Em = mgh + 1/2mv²
Em = (2)(10)(5) + 1/2(2)(5)²
Em = 100 + 25
Em = 125 joule

Pada saat benda menyentuh tanah, maka energi potensialnya nol, sebab ketinggian benda nol, maka dari itu:

Em = Ep + Ek
Em = 0 + Ek
Em = Ek
Ek = 125 joule

2. Sebuah mobil mempunyai massa 500 kg melaju dengan menggunakan kecepatan 25 m/s. Hitunglah energi kinetik mobil pada kelajuan itu! Serta Apa yang akan terjadi apabila mobil direm secara mendadak?

Jawab:

Diketahui:

  • Massa mobil (m) = 500 kg
  • Kecepatan mobil (v) = 25 m/s

Ditanyakan:

Energi kinetik serta kejadian apabila mobil direm mendadak.

Advertisement

Penyelesaian:

Energi kinetik mobil sedan bisa dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Ek = 1/2 . m v²
Ek = 1/2 . 500 . (25)²
Ek = 156.250 Joule

Pada saat mobil direm, mobil akan berhenti. Energi kinetik akan diubah ke dalam energi panas serta energi bunyi yang ditimbulkan oleh gesekan antara rem dengan as roda serta ban mobil dengan jalan.

3. Balok mempunyai massa 5 kg akan meluncur di permukaan dengan kecepatan 2,5 m/s. Beberapa waktu kemudian, balok itu meluncur dengan menggunakan kecepatan 3,5 m/s. Berapakah usaha total yang dilakukan terhadap balok selama selang waktu itu?

Jawab:

Diketahui:

  • Massa benda = 5 kg
  • Kecepatan benda awal (V1) = 2.5 m/s
  • Kecepatan benda akhir (V2) = 3.5 m/s

Ditanyakan:

Usaha total yang dikerjakan oleh benda?

Penyelesaian:

W = ΔEk
W = 1/2 m (v22-v12)
W = 1/2 (5)((3,5)2-(2,5)2)
W = 15 Joule

Sehingga usaha total yang ada pada benda tersebut sebesar 15 Joule.

4. Sebuah mobil jip memiliki energi kinetik sebesar 560.000 Joule. Apabila mobil itu memiliki massa sebesar 800 kg, maka hitunglah kecepatan mobil jip tersebut!

Jawab:

Diketahui:

  • Energi kinetik (Ek) = 560.000 Joule
  • Massa mobil (m) = 800 kg

Ditanyakan:

Kecepatan mobil (v) …?

Penyelesaian:

Ek = 1/2 . m v2
v = √ 2 x Ek/m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m/s

Sehingga kecepatan mobil jip yakni 37,42 m/s.

5. Berapa besar massa sebuah benda yang mempunyai energi kinetik 100 J serta kecepatan 5 m/s?

Jawab:

EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 x m x 52
m = 8 kg

6. Berapa kecepatan sebuah benda yang memiliki massa 30 kg dengan nilai energi kinetik 500 J?

Jawab:

EK = 1/2 x mv2
500 = 1/2 x 30 x v2
500 = 1/2 x 30 x v2
v2=33,3
v = 5,77 m/s

7. Sebuah batu memiliki massa 0.5 kg dijatuhkan dari atas ketinggian 100 m. Apabila batu tersebut dilepas tanpa kecepatan awal, maka hitunglah energi kinetik batu pada kondisi berikut ini:

  • Batu meraih ketinggian 80 m
  • Batu meraih ketinggian 30 m
  • Batu hampir meraih tanah (g=9.8 m/s2)

Jawab:

Pertama, kalian mengambil acuan di atas tanah.

Energi potensial awal merupakan mgho, sebab energi kinetik awal nol (batu diam) sehingga energi total pada kondisi awal E = mgho

Advertisement

Pada saat meraih ketinggian y, energi potensialnya akan berubah menjadi mgy serta muncul energi kinetik anggap saja sebagai Ek. Sehingga energi total pada ketinggian y yaitu:

E = mgy + Ek

Sebab energi awal harus sama dengan energi akhir maka didapatkan:

mgy + E = mgyo atau Ek = mg (yo-y)

Diketahui:

  • m= 0.5 kg
  • y0 = 100 m
  • ya = 80 m
  • y= 30 m
  • yc = 0 m
  • g = 9.8 m/s2

Ditanya:

Ek  …?

Penyelesaian:

(Ek)= mg (y0-y) = 0,5 . 9,8 (100-80) = 98 J

(Ek)= mg (y0-y) = 0,5 . 9,8 (100-30) = 343 J

(Ek)= mg (y0-y) = 0,5 . 9,8 (100-0) = 490 J

8. Seorang anak meluncur tanpa adanya gesekan dengan alat ski dari atas suatu bukit yang memiliki kemiringan 37 derajat. Apabila ia meluncur dari atas ketinggian 10 m, maka hitunglah kecepatannya pada saat tiba di dasar bukit (g = 9.8 m/s2).

Jawab:

Hukum kekekalan energi

(Ek)awal + (Ep)awal = (Ek)akhir + (Ep)akhir
0 + mgh = ½ mv2+0
mgh=1/2 mv2

Diketahui:

  • h = 10 m
  • g = 9.8 m/s2

Penyelesaian:

mgh = ½ mv2
gh = ½ v2
2gh = v2
energi kinetik rumus

9. Berapakah perbandingan energi kinetik antara dua orang yang perbandingan massanya 2:1 serta perbandingan kecepatannya 1:3?

Jawab:

Diketahui:

  • m2= ½ m1
  • v2 = 3v1

Ditanya:

(Ek)/ (Ek)?

Penyelesaian:

perubahan energi kinetik

10. Sebuah mobil memiliki massa 20.000 kg bergerak menuju arah timur dengan menggunakan kecepatan 20 m/s. Berapakah energi kinetik mobil tersebut?

Jawab:

Diketahui:

  • m = 20.000 kg
  • v = 20 m/s

Ditanya:

Ek …?

Penyelesaian:

Ek = 1/2 m.v2
Ek = 1/2 (20.000.202)
Ek = 1/2 (8000.000)
Ek = 4000.000 J
Ek = 4.000 kJ

Artikel Lainnya
Mungkin kamu juga suka artikel ini.