Rumus Energi Potensial dan Contoh Soalnya

Ilustrasi energi potensial. Foto: iStock

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Secara umum, energi terbagi menjadi tiga macam, yaitu energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik.

Energi yang tersimpan dan suatu saat dapat dimunculkan kembali disebut dengan energi potensial. Energi potensial pada suatu benda bergantung pada keadaannya.

Mengutip buku Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XI SMA/MA oleh Aip Saripudin dkk, energi potensial terbagi atas dua, yaitu energi potensial gravitasi dan energi potensial elastis atau pegas.

Energi potensial gravitasi muncul akibat tarikan gaya gravitasi bumi yang bekerja pada benda. Artinya, suatu benda pada ketinggian tertentu akan memiliki energi potensial sehingga jika benda itu dilepaskan dari ketinggian tersebut, benda akan bergerak ke bawah.

Sementara energi potensial pegas adalah energi potensial yang tersimpan di dalam benda elastis karena adanya gaya regang dan gaya tekan yang bekerja. Besarnya energi potensial pegas bergantung pada besarnya gaya tekan atau regang yang diberikan pada benda tersebut.

Misalnya, sebuah bola diletakkan di ujung sebuah pegas dan terlontar ketika pegas tekanan pegas tersebut dilepaskan. Pegas yang tidak teregang tidak memiliki energi potensial.Energi potensial baru dimiliki oleh pegas saat pegas itu diregangkan atau dirapatkan.

Rumus Energi Potensial

Ilustrasi energi potensial. Foto: Pinterest

Rumus energi potensial gravitasi berbeda dengan rumus energi potensial pegas. Jika massa benda diperbesar, energi potensial gravitasinya ikut membesar. Demikian pula jika ketinggian benda diperbesar, energi potensial akan semakin membesar.

Hubungan ini dinyatakan dengan rumus:

EP = m.g.h

Keterangan:

Sementara itu, karena usaha yang diberikan pada pegas akan tersimpan sebagai energi potensial, maka persamaan energi potensial pegas dapat dirumuskan sebagai berikut.

EP = ½.k.x2

Keterangan:

Agar lebih mudah memahaminya, berikut beberapa contoh soal yang dapat dikerjakan sebagai latihan.

Contoh Soal

Soal 1

Sebuah lemari bermassa 30 kg dinaikkan ke lantai 3 sebuah gedung apartemen yang tingginya 20 meter. Berapa energi potensial gravitasinya?

Diketahui:

m = 30 kg

g = 10 m/s2

h = 20 meter

Jawab:

EP = m.g.h

= 20 x 10 x 20

= 6.000 Joule

Jadi, energi potensial gravitasi yang dimiliki lemari adalah 6.000 Joule.

Soal 2

Sebuah pegas yang tergantung tanpa beban panjangnya 15 cm. Kemudian, ujung bawah pegas diberi beban 5 kg sehingga pegas bertambah panjang menjadi 20 cm. Tentukanlah energi potensial elastis pegas!

Diketahui:

Panjang pegas = l0 = 15 cm

l1 - 20 cm

m = 5 kg

Jawab:

Cari konstantanya terlebih dahulu

k = F/Δx

= m.g/Δx

= 5 kg x 10 m/s2 / (20 cm - 15 cm) x 10^-2

= 1.000 N/m

EP = ½.k.x2

= 1/2 x 1.000 x (5 x 10 m)2

= 1,25 Joule

Jadi, energi potensial pegas tersebut adalah 1,25 Joule.

(ADS)