Hai Quipperian, pernahkah kamu menjatuhkan bola dari ketinggian tertentu? Coba bandingkan saat bola dijatuhkan dari ketinggian yang sangat rendah. Kira-kira, apa ya perbedaannya?
Yaa, benar. Semakin tinggi jarak antara bola yang akan dijatuhkan dan lantai, semakin tinggi pula pantulannya. Sebaliknya, semakin rendah ketinggian bola yang dijatuhkan, pasti semakin rendah juga pantulannya.
Perbedaan pantulan itu disebabkan oleh adanya energi yang terkandung di dalam bola, yaitu energi potensial. Lalu, apa yang dimaksud dengan energi potensial? Yuk, simak selengkapnya!
Pengertian Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya. Energi ini dimiliki saat bendanya diam. Nah, saat bendanya bergerak, energi potensial akan berubah menjadi energi kinetik.
Contoh benda-benda yang memiliki energi potensial adalah kelapa di atas pohon, busur yang akan dilepaskan dari panahnya, atau gerak muatan listrik di dalam penghantar.
Macam-Macam Energi Potensial
Energi potensial dibagi menjadi tiga macam, yaitu energi potensial gravitasi, energi potensial pegas, dan energi potensial listrik. Lalu, apa perbedaan antara ketiganya?
Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh benda karena ketinggiannya. Besarnya energi potensial ini berbanding lurus dengan massa serta ketinggian benda.
Semakin tinggi posisi benda dari permukaan tanah, semakin besar energi potensial yang tersimpan. Semakin besar massa bendanya, semakin besar pula energi potensial yang tersimpan.
Contohnya, pepaya di ketinggian 3 m memiliki energi potensial lebih besar daripada kelapa di ketinggian 1 m. Secara matematis, besarnya energi potensial dirumuskan sebagai berikut.
Ep = mgh
Keterangan Rumus
Ep = energi potensial gravitasi (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Perhatikan contoh berikut.
Sebuah mangga bermassa 500 gr berada di ketinggian 4 m. Berapakah energi potensial yang dimiliki oleh mangga tersebut?
Diketahui :
m = 500 gr = 0,5 kg
h = 4 m
Ditanya: Ep =…?
Jawaban
Energi potensial mangga tersebut bisa kamu cari dengan rumus di bawah ini.
Ep = mgh = (0,5)(10)(4) = 20 J
Jadi, energi potensial mangga tersebut adalah 20 J.
Jika ketinggian mangganya 5 m, berapa ya energi potensialnya? Apa yang bisa kamu simpulkan dari perbedaan ketinggian itu? Buat PR, ya!
Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas adalah energi yang dimiliki oleh pegas atau benda elastis. Itulah mengapa, energi potensial pegas ini bisa disebut energi potensial elastis pegas. Energi potensial ini hanya dimiliki oleh pegas yang sedang ditarik atau dimulurkan. Jika pegasnya diam, maka energi potensialnya nol. Secara matematis, energi potensial pegas dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan Rumus
Ep = energi potensial elastis pegas (J)
k = tetapan pegas (N/m)
∆x = pertambahan panjang pegas (m)
Dari persamaan di atas diperoleh bahwa energi potensial pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas. Artinya, semakin panjang tarikannya, semakin besar energi potensial elastisnya.
Contoh, apakah kamu pernah terkena jepretan karet? Semakin panjang tarikan karetnya, pasti tangan akan semakin sakit, kan? Tanganmu akan terasa sakit karena karet tersebut menyimpan energi potensial pegas.
Energi Potensial Listrik
Selain pegas, ternyata muatan listrik juga menyimpan energi potensial. Itulah mengapa, energi potensialnya disebut energi potensial listrik.
Pengertian energi potensial listrik itu sendiri adalah besarnya energi untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik tertentu. Nah, besarnya energi potensial listrik tiap satuan muatan biasa disebut potensial listrik.
Mungkin kamu mengenal istilah potensial listrik ini sebagai tegangan listrik atau beda potensial. Secara matematis, energi potensial listrik dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan Rumus
Ep = energi potensial listrik (J)
k = tetapan Coulomb yang nilainya 9 × 109 Nm2/C2
q1 = muatan pertama (C)
q2 = muatan pertama (C)
Penerapan Energi Potensial Dalam Kehidupan Sehari-Hari
Tanpa disadari, sebenarnya Quipperian sering menjumpai penerapan energi potensial dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini contohnya.
- Seorang atlet yang meluncur ke bawah menggunakan parasut pada olahraga terjun payung.
- Seorang pemanah yang sedang mengarahkan busur panahnya tepat pada target.
- Pada permainan trampolin, kamu bisa terpantul-pantul ke atas dan ke bawah karena ada energi potensial elastis.
- Pada permainan seluncuran, semakin ke bawah gerakanmu akan semakin cepat karena pengaruh energi potensial gravitasi.
- Pegas pada pulpen yang bisa meregang dan merapat.
Contoh Soal Energi Potensial
Agar kamu semakin paham dengan pembahasan kali ini, yuk simak contoh soal berikut.
Contoh Soal 1
Andi gemar mendaki gunung. Suatu ketika, ia bisa mendaki puncak gunung yang memiliki ketinggian 3.000 m di atas permukaan laut. Jika massa Andi 72 kg, berapakah energi potensial Andi saat berada di puncak gunung tersebut?
Diketahui :
h = 3.000 m
m = 72 kg
g = 10 m/s2
Ditanya: Ep =…?
Jawaban
Untuk menentukan energi potensial gravitasi Andi, gunakan persamaan berikut.
Ep = mgh = (72)(10)(3.000) = 2,16 x 106 J
Jadi, energi potensial gravitasi Andi adalah 2,16 × 106 J.
Contoh Soal 2
Muatan A yang besarnya 10 μC terpisah sejauh 20 cm dengan muatan B yang besarnya 15 μC. Tentukan besarnya energi potensial yang dihasilkan jika muatan B bergerak menuju muatan A!
Diketahui :
qA = 10 μC = 10-5 C
qB = 15 μC = 15 × 10-6 C
r = 20 cm = 0,2 m
Ditanya: Ep =…?
Jawaban
Untuk menentukan energi potensialnya, gunakan persamaan berikut.
Jadi, besarnya energi potensial yang dihasilkan jika muatan B bergerak menuju muatan A adalah 6,75 J.
Contoh Soal 3
Sebuah pegas yang memiliki tetapan 50 N/m diregangkan hingga mengalami pertambahan panjang 8 cm. Tentukan energi potensial elastis yang tersimpan pada pegas tersebut!
Diketahui :
k = 50 N/m
∆x = 8 cm = 0,08 m
Ditanya: Ep =…?
Jawaban
Untuk mencari energi potensial pegas, gunakan persamaan berikut ini.
Ep = 1/2k (∆x)2 = 1/2(50)(0,08)2 = 0,16 J
Jadi, energi potensial pegasnya adalah 0,16 J
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, yuk buruan daftar Quipper Video. Salam Quipper!