Jenis-jenis Energi (Bagian 2)

Bahasan mengenai jenis-jenis energi nuklir, energi mekanik, energi potensial gravitasi, energi kinetik, dan energi potensial pegas.

Halo Sahabat Gurnulis, sebelumnya sudahkah Sahabat berliterasi tentang energi kimia, energi listrik, energi bunyi, energi kalor (panas), dan energi cahaya pada artikel jenis-jenis energi bagian 1? Nah, pada artikel ini penulis hendak mengajak Sahabat kembali berliterasi mengenai lanjutan jenis-jenis energi. Di sini penulis hendak mengupas energi nuklir, energi mekanik, energi potensial gravitasi, energi kinetik, dan energi potensial pegas. Yuk, sama-sama kita pelajari.

Energi Nuklir

Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan oleh suatu reaksi nuklir. Reaksi nuklir terjadi pada inti atom yang pecah atau bergabung menjadi inti atom yang lain dan partikel-partikel lain dengan melepaskan energi kalor. Reaksi nuklir terjadi di matahari, reaktor nuklir, dan bom nuklir.

Saat ini energi yang berasal dari reaksi nuklir sudah mulai banyak digunakan sebagai sumber energi penggerak pada pembangkit listrik. Contohnya adalah pusat listrik tenaga nuklir.

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah gabungan dari energi kinetik dan energi potensial gravitasi yang dimiliki oleh suatu benda. Bayangkan sebuah benda tergantung pada suatu ketinggian. Jika gantungannya putus tentunya benda tersebut akan jatuh. Pada saat bola masih tergantung energi mekaniknya sama dengan energi potensialnya.

Ketika bola jatuh, secara bertahap energi potensial berkurang, sedangkan energi kinetiknya secara bertahap bertambah. Akhirnya, pada saat sampai di tanah, energi mekaniknya seluruhnya berubah menjadi energi kinetik sedangkan energi potensialnya nol. Secara matematis energi mekanik dapat dinyatakan sebagai berikut

Em = Ep + Ek

Keterangan:

Em = energi mekanik;

Ep = energi potensial;

Ek = energi kinetik.

Pada saat bola berada di posisi awal, bola memiliki energi potensial yang terbesar, sedangkan energi kinetiknya nol.

Ketika bola dilepas, secara bertahap energi potensial bola berkurang, sedangkan energi kinetiknya bertambah.

Pada saat bola berada di posisi dua yaitu setengah perjalanan jatuhnya, maka bola tersebut energi potensial dan energi kinetiknya sama besar. Semakin mendekati permukaan bumi, energi potensial bola menjadi semakin berkurang; sedangkan energi kinetiknya semakin bertambah. Pada saat bola berada di posisi ke tiga, energi potensial bola telah benar-benar habis, sedangkan energi kinetiknya mencapai maksimum.

Demikianlah gambaran dari energi mekanik, yang terdiri dari energi potensial dan energi kinetik. Pada posisi manapun sebenarnya besar energi mekanik selalu tetap. Jika energi potensialnya berkurang, selalu dibarengi dengan bertambahnya energi kinetiknya. Jumlah energi kinetik dan energi potensial gravitasi adalah tetap karena tidak ada usaha yang bekerja pada sistem oleh gaya lain dari luar sistem.

Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki suatu benda karena benda tersebut berada pada suatu ketinggian terhadap bumi. Artinya energi potensial suatu benda akan menjadi semakin besar jika massa benda semakin besar dan kedudukannya semakin tinggi, sebaliknya energi potensial akan menjadi semakin kecil jika massa bendanya semakin kecil dan kedudukannya semakin rendah.

Energi potensial suatu benda tergantung pada massa benda, gravitasi bumi, dan ketinggian benda. Sehingga energi potensial dapat dirumuskan sebagai berikut.

Ep = m.g.h

Keterangan:

Ep = energi potensial;

m = massa benda;

g = gaya gravitasi;

h = ketinggian posisi benda.

Contoh penyelesaian soal energi potensial gravitasi adalah sebagai berikut.

Jika bola yang massanya massa 500 gram, berada pada ketinggian 12 m. Tentukan energi potensial sebelum jatuh dan pada saat jatuh menempuh jarak 7 m dari atas tanah!

Penyelesaiannya adalah sebagai berikut.

m = 500 gr = 0,5 kg;

h = 10 m;

g = 10 m/s².

Energi potensial sebelum jatuh.

Ep	=	m.g.h
	=	0,5 x 10 x 12
	=	60 joule

Energi potensial pada saat jatuh menempuh jarak 7 m dari atas tanah.

Ep	=	m.g.h
	=	0,5 x 10 x (12 - 7)
	=	25 joule

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang sedang bergerak. Energi kinetik akan menjadi semakin besar jika kecepatan dan massanya semakin besar. Rumus daru energi kinetik adalah sebagai berikut.

Ek = ¹/₂ (mv²)

Keterangan:

Ek = energi kinetik;

m = massa benda;

v = kecepatan benda.

Jika sebutir kelereng dan sebutir pasir yang tentunya masing-masing berbeda bergerak dengan kecepatan yang sama, maka energi kinetik yang dimiliki kelereng jauh lebih besar jika dibandingkan dengan energi kinetik yang dimiliki oleh sebutir pasir.

Kita mesti menyadari bahwa faktor yang menyebabkan perbedaan energi kinetik dari kelereng dan sebutir pasir tersebut. Dapatkah sebuah kelereng dan sebutir pasir memiliki energi kinetik yang sama besar?

Contoh penyelesaian soal energi kinetik adalah sebagai berikut.

Sebuah mobil yang massa 5.000 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Tentukan energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut!

Penyelesaiannya adalah sebagai berikut.

m = 5000 kg;

v = 8 m/s.

Energi kinetiknya adalah sebagai berikut.

Ep	=	¹/₂m v²
	=	¹/₂ (5000 x 8²)
	=	¹/₂ (5000 x 64)
	=	¹/₂ (320000)
	=	160000
	=	160 kj

Energi Pegas (Energi Potensial Pegas)

Energi pegas atau energi potensial pegas adalah energi yang dihasilkan oleh benda yang bersifat pegas atau elastis. Benda-benda yang memiliki sifat elastis atau lentur. Benda-benda yang bersifat pegas atau elastis antara lain karet gelang, pegas, busur panah, trampolin, dan ketapel.

Bagaimanakah prinsip kerja per atau pegas pada ballpoint? Mari kita lihat gambar berikut!

Ballpoint banyak yang memanfaatkan energi pegas. Jika kita akan menggunakan ballpoint untuk menulis, kita menekan bagian atas atau tombol ballpoint supaya ujung ballpoint keluar dari selubungnya sehingga dapat digunakan dengan baik. Setelah digunakan, kita kembali menekan bagian atas atau tombol ballpoint sehingga ujung ballpoint masuk kembali ke dalam selubung ballpoint. Cara kerja ballpoint seperti itu menggunakan energi yang berasal dari pegas.

Seperti halnya pada tali busur yang ditarik, berarti pemanah telah melakukan usaha terhadap tali busur. Akibat dari tarikan tersebut tali busur menyimpan energi. Adanya energi yang dimiliki tali busur dapat ditunjukkan dengan terlontarnya anak panah jika pegangannya dilepaskan. Energi potensial pegas dari tali busur diubah menjadi energi kinetik anak panah.

Energi yang tersimpan dalam tali busur yang meregang disebut energi potensial elastis. Energi potensial elastis ini dimiliki oleh benda-benda yang bersifat elastis, misalnya karet gelang, bola karet, pegas atau per. Besarnya energi potensial pegas dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut.

Ep = ¹/₂ k Δx²

Keterangan:

Ep = energi potensial pegas (joule);

k = konstanta pegas (N/m);

Δx = perubahan panjang pegas.

Contoh penyelesaian soal energi potensial pegas adalah sebagai berikut.

Berapakah energi potensial pegasnya (k = 4500 N/m), jika sebuah gaya dapat menyebabkan pegas meregang sejauh 10 cm.

Penyelesaiannya adalah sebagai berikut.

k = 4500 N/m

Δx = 10 cm = 0,1 m

Energi potensiap pegasnya adalah sebagai berikut.

Ep	=	¹/₂ k x²
	=	¹/₂ x 4500 x (0,1)²
	=	2250 x 0,01
	=	22,5 joule

Bagaimana Sahabat Gurnulis, ternyata sederhana bukan bahasan mengenai energi nuklir, energi mekanik, energi potensial gravitasi, energi kinetik, dan energi potensial pegas? Semoga literatur ini informatif.

Salam literasi guru ndeso.