Besaran, Satuan, dan Dimensi Energi Kinetik dalam Ilmu Fisika

Ilustrasi benda yang memiliki energi kinetik. Foto: Pixabay

Dalam Ilmu Fisika khususnya tentang besaran, dimensi merupakan materi yang penting untuk dikuasai. Termasuk dimensi energi kinetik yang tersusun dari beberapa besaran pokok. Sebelumnya, pahami terlebih dahulu konsep energi kinetik itu sendiri.

Secara sederhana, energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan pada suatu benda untuk melakukan usaha atau menghasilkan gaya yang dapat melakukan kerja.

Energi juga kerap disebut sebagai tenaga. Sebab, semua makhluk hidup memerlukan suatu energi untuk bergerak seperti mobil berjalan, mesin bekerja, dan sebagainya.

Setiap harinya manusia selalu menggunakan energi, khususnya saat bergerak dan menemukan bermacam-macam bentuk energi yang tersimpan pada suatu objek. Hal ini dicerminkan oleh energi kinetik yang erat kaitannya dengan keadaan objek, berupa kecepatan benda.

Lantas, apa itu energi kinetik? Bagaimana satuan dan dimensinya? Selengkapnya ada di bawah ini.

Energi kinetik berhubungan dengan perubahan gerak sebuah benda. Foto: Pixabay

Apa Itu Energi Kinetik?

Mengutip dalam buku Energi Terbarukan karangan Hamdi, energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh gerak yang dilakukan benda tersebut atau dipengaruhi oleh benda lain yang mengenainya. Sederhananya, setiap benda yang bergerak dapat disebut sebagai benda yang memiliki energi kinetik.

Semua benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu memiliki energi kinetik, sedangkan semua benda yang diam tidak memiliki energi kinetik.

Jika benda bergerak semakin cepat, energi kinetik benda semakin besar. Demikian pula jika massa benda semakin besar, maka energi kinetik benda akan semakin besar.

Secara keilmuan, energi kinetik dapat dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda tersebut dalam bergerak. Untuk menghitung besaran energi kinetik pada sebuah benda, digunakan rumus sebagai berikut:

Keterangan:

1. Sebuah benda bermassa 50 kg dilemparkan dengan kecepatan awal sama dengan nol. Hitunglah energi kinetik benda tersebut saat kecepatannya 8 m/s!

Penyelesaian:

2. Seekor burung dengan massa 150 gram sedang terbang dengan kelajuan 30 m/s. Berapa energi kinetik burung tersebut?

Penyelesaian:

Ilustrasi energi kinetik yang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Foto: Pixabay

Jenis-Jenis Energi Kinetik

Secara umum, energi kinetik dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis. Dirangkum dari buku Energi dan Perubahannya oleh Drs. Kandi, M.A jenis-jenisnya adalah sebagai berikut:

1. Energi Mekanik

Energi mekanik ialah energi gerak yang telah disimpan di dalam sebuah benda atau objek tertentu. Energi mekanik ini merupakan gabungan dari energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki suatu benda.

2. Energi Suara

Energi suara adalah suatu gerakan atau getaran yang berasal dari berbagai macam material, seperti air dan udara yang menghasilkan suara.

Contoh penerapan energi suara ini dapat ditemukan pada alat musik. Pasalnya, setiap alat musik memiliki resonator (ruang udara yang berfungsi untuk memperkuat bunyi), misalnya pada alat musik gitar atau biola.

3. Energi Panas

Energi panas adalah hal-hal yang menghasilkan sumber panas dan bisa berpindah-pindah. Energi ini biasanya akan berpindah dari tempat yang memiliki suhu lebih tinggi, ke tempat yang mempunyai suhu lebih rendah.

Energi panas dapat dikatakan energi kinetik. Sebab, dalam hal ini yang bergerak pada energi panas ialah molekul dan atom yang pergerakannya amat cepat.

4. Energi Radiasi

Energi radiasi kerap dikenal sebagai energi elektromagnetik. Energi ini termasuk ke dalam jenis energi kinetik, karena radiasi juga mengalami pergerakan selama proses perubahan energinya.

Ilustrasi menghitung besaran energi kinetik. Foto: Pixabay

Apa Satuan dan Dimensi Energi Kinetik?

Apa besaran energi kinetik? Sebelumnya telah dijelaskan, bahwa untuk mencari besaran energi kinetik dapat digunakan rumus:

Merujuk pada buku Pintar Fisika oleh Efrizon, energi kinetik disimbolkan dengan Ek, satuannya dalam SI adalah Joule (J) atau (kg⋅m2/s2).

Energi kinetik termasuk ke dalam besaran turunan, karena besaran ini dihasilkan dari kombinasi beberapa besaran pokok. Lalu, seperti apa bentuk dimensi energi kinetik?

Terdapat dua cara untuk menentukan dimensi energi kinetik, yaitu menggunakan rumus maupun menggunakan satuan. Berikut ini penjelasan dari dua cara tersebut:

1. Menentukan dimensi energi kinetik menggunakan rumus

Energi kinetik =1/2 massa x kecepatan2

= 1/2 massa x (jarak/waktu)2

= [M] x ([L]/[T])2

= [M] x [L]2/[T]2

= [M][L]2[T]-2

2. Menentukan dimensi kinetik menggunakan satuan

Energi Kinetik = kg⋅m2/s2

= massa⋅panjang2/waktu2

= [M]⋅[L]2/[T]2 atau

= [M][L]2[T]-2

Dari dimensi di atas, dapat diketahui bahwa energi kinetik diturunkan dari besaran pokok massa, panjang, dan waktu.

Ilustrasi menghitung dimensi energi kinetik. Foto: Pixabay

Apakah Dimensi Energi Kinetik dan Potensial Sama?

Penjelasan sebelumnya telah diuraikan secara lengkap tentang dimensi energi kinetik. Lalu, bagaimana dengan dimensi energi potensial?

Menurut buku Energi di Sekitarku susunan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Energi, energi potensial didefinisikan sebagai energi yang mempengaruhi benda, karena posisi (ketinggian) benda tersebut. Energi potensial disimbolkan dengan Ep, satuannya dalam SI adalah Joule (J) atau (kg⋅m2/s2).

Energi potensial juga termasuk ke dalam besaran turunan, karena besaran ini dihasilkan dari kombinasi beberapa besaran pokok.

Untuk dimensinya, juga terdapat dua cara menentukannya:

1. Menentukan dimensi energi potensial menggunakan rumus

Energi potensial = massa x percepatan gravitasi x ketinggian

= m x g x h

= m x (F/m) x h

= [M] x ([M][L][T]-2 / [M]) x [L]

= [M] x ([L][T]-2) x [L]

= [M][L]2[T]-2

2. Menentukan dimensi energi potensial menggunakan satuan

Energi potensial = kg⋅m2/s2

= massa.panjang2/waktu2

= [M] x [L]2 / [T]2 atau

= [M][L]2[T]-2

Dari dimensi di atas, ditunjukan bahwa energi potensial diturunkan dari besaran pokok massa, panjang, dan waktu.

Jika disederhanakan, analisis dimensi energi kinetik dan energi potensial dapat disederhanakan menjadi:

Analisis dimensi energi kinetik:

EK = ½ m v2

= kg ( m.s -1)2

= kg . m2 . s -2

= M L2 T-2

Analisis dimensi energi potensial:

EP = m g h

= kg . m .s-2 – m

= kg . m2 . s-2

= M L2 T-2

Terlihat dari analisis di atas, kesimpulannya dimensi energi kinetik dan energi potensial adalah sama.

(VIO)