Rumus Energi Potensial

Posted on

Rumus Energi Potensial – Apa itu energi potensial? Apa rumus energi potensial? Apa saja macam-macam energi potensial? seperti apa contoh energi potensial? Jika pertanyaan-pertanyaan tersebut ada dalam benak kalian.

Maka tak usah bingung lagi karena di kesempatan kali ini Yuksinau.co.id akan membahas secara rinci mengenai Rumus Energi Potensial meliputi pengertian, macam jenis, contoh, contoh soal beserta jawabannya lengkap.

Untuk itu langsung saja kita simak bersama materi fisika mengenai energi potensial secara lengkap di bawah ini.

Rumus Energi Potensial
Rumus Energi Potensial

Pengertian Energi Potensial

Energi potensial merupakan suatu energi yang dapat mempengaruhi sebuah benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut di mana kecenderungan benda tersebut menuju tidak terhingga dengan arah gaya yang timbul dari energi potensial itu sendiri.

Secara umum, Energi potensial adalah energi yang dimiliki sebuah benda sebab memiliki ketinggian tertentu dari permukaan tanah. Energi potensial ada disebabkan adanya gravitasi bumi.

Satuan SI dalam mengukur usaha dan energi yaitu adalah Joule (J). Energi potensial juga dimiliki oleh suatu benda dalam keadaan yang tertekan seperti halnya panah yang akan dilepaskan dari busur nya.

Rumus Energi potensial

Rumus Energi Potensial
Rumus Energi Potensial

Energi potensial ada disebabkan oleh adanya gravitasi bumi. Energi potensial dapat dirumuskan seperti berikut ini :

Ep = m × g × h

Keterangan:

  • Ep : Energi potensial (J)
  • m : massa benda (kg)
  • g : percepatan gravitasi (m/s2)
  • h : tinggi benda dari permukaan tanah (meter)

Bilamana mengangkat benda yang memiliki massa (m) yang mana awalnya setinggi yi hingga benda setinggi yf maka benda berpindah sejauh Δr = yf − yi. Besar gaya luar minimal seperti yang dibutuhkan untuk mengangkat benda yakni sebesar F = mg. Sehingga besar usaha W dinyatakan sebagai berikut :

W = F × Δr
W = mgΔr
W = mg yf – mg yi

Rumus Energi Potensial Pegas

Rumus energi potensial pegas horizontal
Ep = \frac (1) (2) . k . x²
Rumus energi potensial pegas horizontal
Ep = \frac (1) (2) . k . y²

Keterangan

  • Ep = Energi potensial pegas (J)
  • k = konstanta pegas (N / m)
  • x, y = pertambahan panjang pegas (m)

Rumus Potensial Gravitasi

Secara matematis, besar energi potensial gravitasi bisa dihitung dengan rumus seperti berikut ini :

Ep = W = -G M . m r

Keterangan :

  • Ep : energi potensial gravitasi (J)
  • W : usaha memindahkan massa (J)
  • G : tetapan gravitasi (N m2/kg2)
  • M : massa benda (pertama) (kg)
  • m : massa benda (kedua) (kg)
  • r : jarak suatu benda (m).

Rumus di atas, biasanya akan digunakan menentukan energi potensial 2 benda yang memiliki massa M dan m berjarak r satu dengan yang lainnya . Tanda negatif pada rumus menunjukkan gaya gravitasi yang bekerja pada benda ialah gaya tarik.

Selain itu, tanda negatif menandakan untuk memindahkan sebuah benda yang memiliki m ke titik yang jauh tidak terhingga diperlukan usaha atau energi sebesar GM . m/r.

Apabila benda dipindahkan pada ketinggian h yakni di dekat permukaan bumi  (R >> h), maka energi potensial gravitasi nya bisa dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Ep = m.go.h


Keterangan:

  • Ep = energi potensial gravitasi (J)
  • m = massa benda (kg)
  • go = percepatan gravitasi (m/s2)
  • h = ketinggian sebuah benda (m).

Rumus Energi Potensial Listrik

Konsep energi potensial listrik, mirip seperti halnya konsep energi potensial garavitasi. Maka, kita harus menurunkan rumus Energi Potensial Listrik seperti berikut :

Usaha yang dilakukan gaya (Fw), memindahkan muatan penguji +q’, dari titik P menuju Titik Q yakni ialah W =- Fw . S = -Fw. Δr =-F.(r2-r1)

W merupakan besaran skalar, gaya F diberi tanda negatif (-) hal ini karena gaya Coulomb berlawanan arahnya dengan arah perpindahah Fw = Fq = gaya Coulomb.

W = -k.Q q’/r1  2 x (r2-r1) = – kQ.q’/r1.r2 (r2-r1)
W = -k Q.q'(1/r1 – 1/r2) = k Q.q'(1/r2-1/r1)
W = k Q.q'(1/r2-1/r1) = Δ EP = EP2 – EP1

Jadi, usaha yang dilakukan besaran saklar (W) = pertambahan energi Potensial.

Kesimpulan : Energi Potensial Listrik ialah usaha yang dilakukan gaya Coulomb, yakni untuk memindahkan muatan penguji  +q’ dari titik ke titik yang lain.

Apabila titik Q, ada di jauh tidak terhingga, maka r2= ˜ dan 1/ r2= 0, jadi Energi Potensial Listrik dirumuskan sebagai berikut:

Energi Potensial Listrik dari 2 muatan Q & q’ adalah :

  • Ep = k Q.q’/r,  (EP besaran skalar)
  • E= Energi Potensial Listrik satuan nya Joule
  • k = Konstanta = 9.109N C-2 m2, r = jarak (m)
  • Q+ = muatan sumber, q’= muatan uji (Coulomb)

2. Potensial Listrik (V)

Potensial listrik merupakan energi potensial per satuan muatan uji , adapun rumus potensial listrik seperti berikut :  V =Ep /q’  atau seperti gambar di bawah ini :

Potensial listrik titik P dirumuskan :

  • V : k Q/r
  • V : Potensial Listrik (Volt)
  • k : Konstanta Listrik = 9.109 NC-2 m2
  • Q : Muatan sumber
  • r : jarak muatan sampai titik P

Contoh Energi Potensial

Berikut ini adalah beberapa contoh energi potensial :

  1. Sebuah batu yang ada di tepi tebing mempunyai energi potensial. Apabila batu jatuh, maka energi potensial diubah menjadi energi kinetik.
  2. Cabang sebuah pohon yang tinggi mempunyai energi potensial karena cabang pohon itu tadi sewaktu-waktu akan jatuh ke bawah tanah.
  3. Dinamit mempunyai energi potensial kimia dan akan dilepaskan apabila energi aktivasi sumbu masuk dan bersentuhan terhadap bahan kimia.
  4. Makanan yang dimakan oleh seseorang mempunyai energi potensial kimia, karena ketika tubuh mencerna, proses itu tadi akan memberikan seseorang tersebut energi untuk metabolisme dasar.
  5. Pegas yang kita regangkan pada mesin pin ball mempunyai energi potensial elastis dan bisa memindahkan bola baja bilamana dilepaskan. Dan masih banyak lagi contoh lainnya.

Contoh Soal Energi Potensial

Contoh Soal Energi Potensial

Contoh Soal Energi Potensial 1

Buah kelapa diketahui memiliki massa 2 kg yang terletak di ketinggian 10 meter dari permukaan bumi. Apabila diketahui gravitasi bumi ditempat tersebut 10 m/s2, maka berapakah energi potensial buah kelapa pada ketinggian 10 meter?

Jawab:

  • EP= m x g x h
  • EP= 2 x 10 x 10
  • EP= 200 Joule

Contoh Soal Energi Potensial 2

Sebuah benda diketahui memiliki massa 2 kg dan energi potensial sebesar 500 Joule di ketinggian tertentu. Apabila gravitasi bumi ditempat tersebut 10 m/s2, maka berapakah ketinggian benda tersebut dari permukaan bumi?

Jawab

  • EP= m x g x h
  • h= EP /(mxg)
  • h= 500 / (2 x 10)
  • h = 25 meter.

Contoh Soal Energi Potensial 3

Sebuah benda berada pada ketinggian seperti yang terlihat pada gambar berikut.

Jika benda tersebut turun dengan jarak atau sejauh 2 meter dari posisi sebelumnya, berapakah jumlah energi potensial benda tersebut sekarang?

Jawab :

  • Ep1 / Ep2= h1/h2
  • 6000 / Ep2= 10/8
  • Ep2 =(6000 x 8)/10
  • Ep2 =4800 J

Itulah serangkaian penjelasan mengenai Materi Fisika tentang Rumus Energi Potensial. Baca juga Konduktor dan Isolator. Semoga dengan adanya artikel ini bisa bermanfaat bagi sobat Yuksinau semuanya.

Related posts: