Energi potensial

Energi potensial adalah energi yang mempengaruhi benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut yang mana kecenderungan tersebut menuju tak terhingga dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial tersebut. Satuan SI untuk mengukur usaha dan energi adalah Joule (simbol J). Energi potensial juga bisa dimiliki oleh benda dalam keadaan tertekan seperti panah yang akan dilepaskan dari busurnya.

Energi potensial
Dalam panahan, energi berpindah dari energi potensial dari pemanah menjadi energi kinetik pada panah ketika dilepaskan.
Simbol umum	PE, U, or V
Satuan SI	joule (J)
Turunan dari besaran lainnya	U = m · g · h (gravitasi) U = ½ · k · x2 (elastis) U = C · V (listrik U = -m · B (magnet)

Gravitasi bumi, salah satu gaya yang menimbulkan energi potensial.

Energi potensial dari kereta roller coaster akan maksimum saat berada pada lintasan tertinggi.

Sebutan "energi potensial" pertama kali dikemukakan oleh seorang teknik dan fisikawan berkebangsaan Skotlandia, William Rankine.

E↓p = m × g × h

E↓p = Energi Potensial (J)

m = Massa (kg)

g = gaya gravitasi (m/s²)

h = ketinggian (m)

Contoh soal:

Sebuah bola besi dengan massa 5 kg diletakkan di ketinggian 10 meter dari permukaan tanah. Berapakah energi potensial gravitasi yang dimiliki bola besi tersebut?

a. g = 10 m/s²

b. g = 9,8 m/s²

Jawab:

a.

E↓p = m × g × h

E↓p = 5 kg × 10 m/s² × 10 m

E↓p = 5 kg × 100 m/s

E↓p = 500 J

b.

E↓p = m × g × h

E↓p = 5 kg × 9,8 m/s² × 10 m

E↓p = 5 kg × 98 m/s

E↓p = 490 J

Contoh

Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa suatu batu ke atas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan mendapat energi potensial gravitasi. Jika kita meregangkan suatu pegas, kita dapat mengatakan bahwa pegas tersebut membesar & memanjang berarti pegas tersebut mendapatkan energi potensial elastik.

Berbagai jenis energi dapat dikelompokkan sebagai energi potensial. Setiap bentuk energi ini dihubungkan dengan suatu jenis gaya tertentu yang bekerja terhadap sifat fisik tertentu suatu materi (seperti massa, muatan, elastisitas, suhu, dll). Energi potensial gravitasi dihubungkan dengan gaya gravitasi yang bekerja terhadap massa benda; energi potensial elastik terhadap gaya elastik yang bekerja terhadap elastisitas objek yang berubah bentuk; energi potensial listrik dengan gaya Coulomb; gaya nuklir kuat atau gaya nuklir lemah yang bekerja terhadap muatan elektrik pada objek; energi potensial kimia, dengan potensial kimia pada suatu konfigurasi atomik atau molekular tertentu yang bekerja terhadap struktur atomik atau molekular zat kimia yang membentuk objek dan juga energi potensial termal dengan gaya elektromagnetik yang berhubungan dengan suhu objek.

Energi potensial elastisitas

Pegas digunakan untuk menyimpan energi potensial elastis

Artikel utama: Energi potensial elastis

Energi potensial elastis adalah energi potensial dari sebuah benda elastis (contohnya adalah busur panah) yang mengalami perubahan bentuk karena adanya tekanan atau kompresi. Akibatnya adalah akan ditimbulkannya gaya yang akan berusaha untuk mengembalikan bentuk benda tersebut ke bentuk awalnya. Jika tekanan/renggangan ini dilepas, maka energi ini akan berpindah menjadi energi kinetik.

Kalkulasi dari energi potensial elastis

Energi potensial elastis tersimpan di dalam pegas yang direnggangkan dapat dihitung dengan menemukan usaha yang diperlukan untuk merenggangkan pegas tersebut sejauh x dari panjang asli pegas sebelum direnggangkan:

$U_{e}=-\int {\vec {F}}\cdot d{\vec {x}}$

sebuah pegas ideal akan mengikuti aturan Hukum Hooke:

${F=-kx}\,$

Usaha yang dilakukan (dan energi potensial yang tersimpan) dapat dinyatakan dalam:

$U_{e}=-\int {\vec {F}}\cdot d{\vec {x}}=-\int {-kx}\,dx={\frac {1}{2}}kx^{2}.$

Satuannya adalah Joule.

Persamaan ini sering digunakan dalam perhitungan posisi kesetimbangan mekanis. Persamaan lainnya dapat dilihat di energi potensial elastis.

Catatan

• Catatan 1: Parameter yang dimaksud dapat berupa posisi, temperatur, medan listrik dan muatan listrik, medan magnetik, konsentrasi zat, massa, dan lain-lain.