Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, melainkan hanya dapat berubah bentuk. Energi mekanik total dari suatu sistem tetap konstan jika hanya gaya konservatif yang bekerja. Contoh penerapan hukum ini termasuk benda yang jatuh, gerak peluru, dan ayunan.
2. 1. Standar Kompetensi: Mendeskripsikan gejala alam
dalam cakupan mekanika klasik sistem diskret
2. Kompetensi Dasar: Menerapkan hukum kekekalan
energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari
3. Indikator :
Siswa dapat merumuskan hubungan medan
konservatif dengan hukum kekekalan energi
mekanik.
Siswa dapat menjelaskan konsep hukum kekekalan
energi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
Siswa dapat menyelesaikan soal-soal yang
berhubungan dengan hukum kekekalan energi
mekanik.
3. Gaya Konservatif
P
Q
1
2
WPQ(lintasan 1) = WPQ(lintasan 2)
Q
1
2
P
WPQ(lintasan 1) = - WQP(lintasan 2)
WPQ(lintasan 1) + WQP(lintasan 2) = 0
Gaya disebut konservatif apabila usaha yang dilakukan sebuah partikel
untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain tidak
bergantung pada lintasannya. Contohnya gaya grafitasi, gaya
berat, gaya pegas.
Usaha total yang dilakukan oleh gaya konservatip adalah nol apabila
partikel bergerak sepanjang lintasan tertutup dan kembali lagi ke posisinya
semula.
4. Gaya Tak-Konservatif
A
d
B
s
WAB(sepanjang d) WAB(sepanjang s)
Usaha oleh gaya gesek :
fsfd
Gaya disebut tak-konservatif apabila usaha yang
dilakukan sebuah partikel untuk memindahkannya
dari satu tempat ke tempat lain bergantung pada
lintasannya. Contohnya gaya gesekan
5. k2p2k1p1 EEEE
2
22
2
11 mv
2
1
mghmv
2
1
mgh
Hukum Kekekalan Energi
Mekanik
Jika hanya gaya-gaya konserfatif yang bekerja, energi
mekanik total dari sebuah sistem tidak bertambah maupun
berkurang pada proses apapun. Energi tersebut tetap konstan
(kekal).
6. Perubahan Energi danKekekalan Energi
HUKUM KEKEKALAN ENERGI : ”Energi
tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat
dimusnahkan atau dengan kata lain energi
total tidak berkurang dan juga tidak
bertambah pada proses apapun, tetapi
hanya dapat diubah dari satu bentuk ke
bentuk yang lain dan dipindahkan dari satu
benda ke benda yang lain, tetapi jumlah
totalnya tetap konstan”.
7. Contohnya antara lain sbb:
Energi listrik menjadi energi panas, misalnya
pada setrika dan kompor listrik.
Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya
pada lampu.
Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya
pada penyetruman (pengisian) aki.
Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya
fotosintesis.
Orang yang sedang mendorong kereta belanja
merupakan perwujudan dari energi yang
dipindahkan dari orang (berasal dari energi kimia
makanan) ke kereta belanja.
13. Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada
ketinggian 80 cm dari permukaan tanah. Massa
benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10
m/s2. Tentukan energi mekanik benda tersebut.
Jawab
Diketahui: v = 0 m/s, h = 80 cm = 0,8 m, dan g = 10
m/s2.
EM = EP + EK = mgh + ½ mv2
= (5 kg)(10 m/s2)(0,8 m) + 0 = 40 joule
Jadi, energi mekanik benda yang diam akan sama
dengan energi potensialnya karena energi kinetiknya
nol.
Contoh Soal
14. Latihan Soal
1. Bola bermassa 0,25 kg ditekan pada pegas
dengan gaya F seperti gambar. Ketika gaya F
dihilangkan, bola dilontarkan ke atas setinggi h
meter. Jika energi untuk melontarkan bola
besarnya 1,0 joule, maka tinggi h adalah....
A. 50 cm
B. 40 cm
C. 35 cm
D. 25 cm
E. 15 cm
15. Jawaban : B
Perubahan Energi kinetik menjadi energi
potensial gravitasi
EK = EP
EK = mgh
1 J = (0,25 kg) (10 m/s2) h
h = 0,4 m
h = 40 cm
16. 2. Sebuah benda jatuh bebas dari
posisi A seperti gambar. Perbandingan
energi potensial dan energi kinetik
benda ketika sampai di B adalah…..
A.3 : 2
B. 3 : 1
C. 2 : 1
D. 2 : 3
E. 1 : 3
17. Jawaban : E
Hukum kekekalan Energi Mekanik :
EPA + EKA = EPB + EKB = mgh
Karena EPB = mg(1/4)h maka EKB haruslah
bernilai mg(3/4)h sehingga:
EPB : EKB
= ¼ : ¾
= 1 : 3
18. 3. Sebuah benda yang massanya
500 gram terletak di atas sebuah
bangunan yang tingginya 3 m.
Tentukan energi potensial benda
tersebut jika (g = 10 m/s2):
a. Jatuh di atas permukaan
tanah
b.Jatuh diatas kepala orang
yang tingginya 1,5 m
19. Jawaban:
Diketahui :
m = 500 gram = 0,5 kg
h = 3 m
g = 10 m/s2
Dit : Ep = … ? a. jika h = 3 m
b. jika h = 3 – 1,5 m = 1,5 m
Penyelesaian :
a. Ep = m . g. h
= 0,5 . 10 . 3
= 15 joule
b. Ep = m . g. h
= 0,5 . 10 . 1,5
= 7,5 joule