Pengertian Energi Potensial, Dimensi, Rumus, dan Contoh Soal Energi Potensial

Pengertian Energi Potensial

Apa itu pengertian dari energi potensial?

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya. Energi potensial bergantung pada massa benda, percepatan gravitasi tempat benda berada, dan tentunya adalah ketinggian posisi (tempat) benda tersebut berada.

Contoh Energi Potensial

Pada peristiwa jatuhnya buah mangga. Ketika buah mangga terjatuh, buah mangga tersebut memiliki energi kinetik karena geraknya. Akan tetapi ketika buah mangga masih berada di pohon, buah mangga tersebut memiliki energi potensial karena kedudukannya terhadap tanah. Sedangkan, saat buah mangga menyentuh tanah, energi potensialnya nol karena kedudukannya terhadap tanah nol. Untuk lebih memahami energi potensial yang dimiliki suatu benda.

Dimensi Energi Potensial

Satuan dan dimensi dari semua bentuk energi (energi potensial, energi kinetik, energi listrik, dan energi lainnya), usaha, kalor (atau panas), dan momen gaya adalah sama, jadi dimensi dari energi potensial adalah:

M.L².T-²

Makin tinggi kita mengangkat benda, semakin besar pula energi yang kita butuhkan, sesuai hukum kekebalan energi, energi benda tersebut semakin besar. Energi semacam ini disebut energi potensial gravitasi. Jadi, energi yang dimiliki oleh suatu benda karena posisi atau kondisinya disebut energi potensial. Benda yang berada di atas permukaan bumi mempunyai energi potensial sehingga mampu melakukan usaha atau kerja. Bandul jam pada titik tertingginya mempunyai energi potensial maksimum dan energi potensialnya menurun jika jatuh.

Rumus Energi Potensial

Besarnya energi potensial dapat dirumuskan sebagai berikut.

Ep = m.g.h

dengan:

Ep = energi potensial (Joule, J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda dari acuan (m)

Selain karena gravitasi, energi potensial juga dapat disebabkan oleh pegas yang diregangkan atau ditekan. Jika gerak yang terjadi pada benda berupa gerak vertikal (benda jatuh/dilempar vertikal ke atas), maka berlaku hubungan sebagai berikut:

1. Pada saat benda belum dijatuhkan/posisinya berada pada ketinggian maksimal, maka energi kinetik benda tersebut sama dengan nol. Sehingga: Em = Ep
2. Pada saat benda berada di tengah-tengah lintasan yang vertikal, maka besar energi potensial benda sama dengan besar energi kinetiknya. Sehingga: Ek = Ep
3. Pada saat benda tepat menyentuh permukaan tanah/ sesaat sebelum dilempar, maka energi potensialnya sama dengan nol. Sehingga: Em = Ek

Contoh Soal Energi Potensial dan Jawabannya

1. Buah kelapa yang massanya 1,2 kg berada pada pohon setinggi 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2, berapakah besar energi potensial yang dimiliki buah kelapa tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 1,2 kg
h = 5 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan: Ep = . . . ?
Jawab:
Ep = m . g . h
Ep = 1,2 . 10 . 5
Ep = 60 J
Jadi, energi potensial yang dimiliki kelapa tersebut sebesar 60 J.

2. Sebuah benda yang memiliki massa 500 gram dijatuhkan dari ketinggian 2 m. Tentukanlah besar energi potensial dan energi mekanik pada saat benda hendak dijatuhkan!
Penyelesaian:
Diketahui : m = 500 gram = 0,5 kg ; h = 2 m ; g = 10 m/s2.
Ditanya: Ep dan Em saat benda hendak dijatuhkan.
Jawab:
Ep = mgh = (0,5 kg)⋅(10 m/s²)⋅(2 m) = 10 kg⋅m²/s² = 10 J
Em = Ep = 10 J
Jadi, pada saat benda hendak dijatuhkan, energi potensial = energi mekanik, yaitu 10 J.

3. Seorang pemanjat tebing bermassa 60 kg berada di ketinggian 100 m dari tanah. Berapa energi potensial yang dimiliki pemanjat tersebut? (g = 10 m/s2)
Jawab:
massa m = 60 kg
ketinggian h = 100 m
percepatan gravitasi g = 10 m/s2
Ep = .... ?
Ep = m × g × h
Ep = 60 kg × 10 m/s2 × 100 m
Ep = 60.000 Joule

Buah kelapa yang bergantung di pohonnya menyimpan suatu energi yang disebut energi potensial. Energi potensial yang dimiliki buah kelapa diakibatkan oleh adanya gaya tarik bumi sehingga jatuhnya selalu menuju ke pusat Bumi. Energi potensial akibat gravitasi Bumi disebut energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi pun bisa diakibatkan oleh tarikan benda-benda lain seperti tarikan antarplanet. Adapun energi potensial yang dimiliki suatu benda akibat pegas atau karet yang kamu regangkan disebut energi potensial pegas.

Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda yang berada pada ketinggian tertentu dari permukaan bumi. Energi potensial pegas muncul akibat adanya perbedaan kedudukan dari titik kesetimbangannya. Titik kesetimbangan adalah titik keadaan awal sebelum benda ditarik