Energi Potensial, seperti perhiasan dalam sebuah harta karun, adalah bagian dari energi yang diamankan atau disimpan rapi dalam suatu benda atau zat. Kekuatan energi ini didasarkan pada letak, susunan, atau keadaan benda atau zat. Saat letak, susunan, atau keadaan benda berubah, energi yang tersimpan itu akan dilepaskan, seperti ketika memampatkan pegas, energi kinetik yang dibutuhkan untuk memampatkan pegas akan berubah menjadi energi potensial.
Seperti jenis energi lainnya, energi potensial juga memiliki beberapa varian, salah satunya adalah energi gravitasi. Berkat adanya energi gravitasi, kita bisa membayangkan bagaimana rasanya melayang-layang bebas di udara.
Energi Potensial
Energi Potensial adalah energi yang tidak tampak pada benda diam dan merupakan salah satu dari dua bentuk energi, sementara bentuk lain adalah Energi Kinetik yang merupakan energi yang ditunjukkan oleh benda yang bergerak. Energi Potensial adalah inti dari setiap diskusi fisika dan salah satu faktor paling penting dalam rumus yang menjelaskan alam semesta kita.
Dalam fisika, Energi Potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena posisi relatif terhadap benda lain, tegangan dalam benda, muatan listrik, atau faktor lain. Istilah Energi Potensial ditemukan oleh insinyur dan fisikawan Skotlandia, William Rankine, pada abad ke-19, meskipun memiliki kaitan dengan konsep potensialitas dari filsuf Yunani, Aristoteles.
Energi Potensial berkaitan dengan gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga usaha total yang dilakukan oleh gaya ini hanya bergantung pada posisi awal dan akhir benda dalam ruang. Gaya-gaya ini, disebut gaya konservatif, dapat direpresentasikan di setiap titik dalam ruang dengan vektor yang dinyatakan sebagai gradien dari fungsi skalar tertentu yang disebut potensial.
Pengertian Energi Potensial
Energi Potensial adalah bentuk energi yang terkandung dan tergantung pada posisi relatif bagian-bagian dalam suatu sistem. Ini bergantung pada posisi suatu benda terhadap benda lain. Contohnya, sebuah batu bata memiliki energi potensial yang lebih tinggi saat berada di atas bangunan dua lantai daripada hanya berdiri di tanah.
Dengan demikian, posisi relatif batu bata terhadap Bumi membuatnya memiliki energi potensial yang lebih besar. Namun, dua batu bata yang bersebrangan tidak saling memberikan lebih banyak energi, karena tidak ada gaya yang bekerja pada mereka. Prinsip yang sama berlaku pada skala apa pun, baik itu galaksi maupun atom. Atomi pun memiliki energi potensial, meskipun gerakan tetap mereka menyebabkan banyak energi potensial berubah menjadi energi kinetik.
Pengertian Energi Potensial Menurut Para Ahli
Berikut adalah beberapa definisi dari Energi Potensial menurut beberapa para ahli, diantaranya yaitu sebagai berikut:
- Menurut Energy Education, energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda atau sistem benda dan dapat berhubungan dengan posisi, ikatan kimianya, potensial peluruhan radioaktif, atau bentuk lain. Energi potensial memiliki potensi untuk dikonversi menjadi energi kinetik dan merupakan bagian dari energi mekanik.
- Menurut Cambridge Dictionary, energi potensial adalah energi yang disimpan karena posisi (seperti mengangkat suatu benda), kondisi (seperti tarik-menarik atau membentuk suatu benda), atau bentuk kimia (seperti bahan bakar atau baterai).
Jenis Energi Potensial
Berikut adalah beberapa macam atau jenis dari Energi Potensial, diantaranya yaitu sebagai berikut:
1. Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh sebuah massa, berdasarkan posisinya dalam ruang dan gaya gravitasi (salah satu dari empat gaya dasar) yang menarik mereka satu sama lain.
Karena Bumi sangat besar dibandingkan dengan benda-benda di atasnya, mudah dilihat bahwa benda-benda ini ditarik (jatuh) ke arah pusat planet, bukan planet yang ditarik ke arah benda. Arah tarikan gravitasi Bumi adalah “ke bawah”.
2. Elastis
Potensial energi elastis terkait dengan sifat elastisitas bahan, yaitu kecenderungan untuk kembali ke bentuk semula secara tiba-tiba setelah mengalami gaya deformasi yang lebih besar dari gaya. Gerakan tiba-tiba ini terjadi pada pegas yang dikompresi dan didekompresi, atau dalam peralatan seperti ketapel atau busur yang menembakkan anak panah.
3. Kimia
Dalam hal energi potensial kimia, kita berfokus pada bagaimana atom dan molekul terorganisir dalam ikatan kimia untuk menyimpan energi, seperti yang terjadi dalam tubuh hewan melalui glukosa, senyawa yang digunakan untuk menyediakan energi bagi metabolisme kita.
4. Elektrostatis
Dalam bidang elektrik, konsep energi potensial juga berlaku, khususnya dalam rangkaian listrik (di mana arus listrik dikonservasi) atau metode penyimpanan arus, yang dapat dikonversi menjadi bentuk energi lain seperti kinetik, termal, atau cahaya, mengingat keunggulan listrik yang luar biasa.
Potensial listrik ditemukan dengan menghitung energi potensial elektrostatis, yang bisa menjadi tolakan (jika muatan sama) atau tarikan (jika memiliki muatan yang berbeda), sehingga menciptakan energi potensial positif atau negatif, seperti yang mungkin terjadi.
5. Nuklir
Energi potensial nuklir terdapat di dalam inti atom. Proton dan neutron dalam inti dipersatukan oleh gaya nuklir kuat, yang menyeimbangkan tolakan gaya Coulomb antara proton.
Gaya lemah menjaga keseimbangan jumlah neutron dan proton, sementara gaya nuklir kuat lebih kuat dan memiliki jarak jangkauan yang lebih pendek dibandingkan gaya Coulomb, sehingga membuat inti atom tetap utuh hingga ukuran tertentu (memiliki radius sekitar 8×10-15 m). Keseimbangan antara gaya nuklir kuat dan gaya Coulomb sangat mempengaruhi apakah nuklida (kombinasi proton dan neutron tertentu) stabil atau radioaktif.
Rumus Energi Potensial
Berikut ini beberapa contoh rumus yang berkaitan dengan perhitungan dari energi potensial, diantaranya yaitu sebagai berikut:
- Energi potensial gravitasi dalam medan gravitasi seragam
Rumusnya adalah: mgh, dimana g adalah besarnya medan gravitasi, m adalah massa suatu benda, dan h adalah ketinggian benda dari titik nol. - Energi potensial yang disimpan dalam pegas yang diregangkan atau dikompresi
Rumusnya:2, dengan k adalah konstanta pegas, x adalah perpanjangan pegas. - Energi potensial listrik dalam medan listrik yang seragam
Rumusnya: −qEx, dengan E adalah medan listrik yang seragam, q adalah muatan listrik pada benda, x adalah jarak pada garis yang sama tetapi berlawanan dengan E. - Energi Potensial Magnetik
Rumusnya: −μB, dengan μ adalah momen dipol magnet, B adalah medan magnet. - Energi potensial gravitasi karena massa dua titik
Rumusnya:- , dengan M adalah massa benda di titik asal, m adalah massa benda pada jarak radial r dari titik asal; titik nol dipilih pada tak terhingga. - Energi potensial listrik karena muatan titik
Rumusanya: , dengan q1 dan q2 adalah adalah muatan yang dipisahkan oleh jarak r, atau muatan titik q1 di asal dan muatan titik q1 pada jarak r dari asal; titik nol dipilih pada tak terhingga.
Manfaat Energi Potensial
Dan juga perlu anda ketahui berikut ini adalah beberapa manfaat dari energi potensial yang bisa anda ketahui, diantaranya yaitu sebagai berikut:
- Membantu menjelaskan dan memprediksi perilaku objek yang mengalami gaya: Energi potensial membantu menjelaskan bagaimana objek bereaksi terhadap gaya yang berbeda. Misalnya, rumus energi potensial gravitasi dapat membantu memprediksi pergerakan benda yang jatuh.
- Basis teknologi dan inovasi: Energi potensial adalah dasar dari berbagai jenis teknologi dan inovasi, seperti pegas, sistem penyimpanan energi, dan senjata.
- Membantu menentukan stabilitas sistem: Dalam kimia, energi potensial membantu menentukan stabilitas ikatan kimia, sehingga membantu memahami perilaku dan reaksi kimia.
- Merupakan sumber energi: Energi potensial juga dapat diubah menjadi bentuk energi lain, seperti kinetik atau termal, yang dapat digunakan untuk memasok energi.
- Membantu memahami fenomena alam: Energi potensial membantu memahami banyak fenomena alam, seperti pergerakan benda dan getaran pegas.
Contoh Energi Potensial
Dan penting untuk diketahui juga berikut adalah beberapa contoh pengaplikasian dari energi potensial yang harus anda ketahui, diantaranya yaitu:
1. Pendulum
Pendulum adalah sebuah konstruksi di mana sebuah beban ditempatkan pada sebuah poros sehingga dapat berayun dengan mudah. Contohnya adalah jam pendulum. Jika sebuah bola pendulum ditahan pada salah satu ujung, maka bola tersebut memiliki energi potensial maksimum pada saat itu karena posisinya. Namun, saat kita melepaskan bola pendulum, energi potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik.
Ketika bola pendulum akan mencapai ujung lainnya, sebelum kembali melalui jalur yang sama, pendulum akan berhenti sejenak pada titik tertinggi. Pada saat ini, energi kinetik akan berubah menjadi energi potensial. Proses ini akan terus berulang hingga pendulum berhenti. Perubahan energi akan seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah ini.
2. Busur dan Anak Panah
Pemanfaatan busur dan anak panah mengacu pada hukum pertama termodinamika, yaitu “energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat ditransfer dari satu bentuk ke bentuk lain.”
Ketika seorang pemanah menarik tali busur, ia menambah energi potensial elastis pada bagian busur yang fleksibel. Semakin keras pemanah menarik tali, semakin banyak energi potensial yang terkumpul pada lengan busur akibat peregangan.
Saat tali busur dilepaskan, anak panah bergerak dengan sangat cepat. Energi potensial yang dikumpulkan pada busur melalui peregangan dengan cepat diteruskan ke anak panah dalam bentuk energi kinetik, sehingga membuat anak panah bergerak maju.
3. Makanan yang Kita Makan
Bagaimana kita dapat bergerak dan melakukan pekerjaan yang membutuhkan tenaga? Dari mana sumber energi dalam tubuh untuk menjalankan tugas-tugas ini? Kita mengetahui bahwa pekerjaan membutuhkan energi, dan kita mendapatkan energi dari makanan yang kita konsumsi.
Setelah makanan sampai di perut, energi potensial kimia diubah menjadi energi yang dapat digunakan oleh tubuh. Setiap benda yang terdiri dari atom memiliki energi potensial.
Menarik, jika kita membandingkan dua potong daging, yaitu daging panas dan dingin yang beratnya sama, kita akan melihat bahwa daging panas memiliki energi lebih banyak dibandingkan daging dingin karena memiliki tambahan energi panas, tetapi jumlah energi potensial tetap sama.
4. Air di Bendungan dan Waduk
Air yang disimpan di waduk atau bendungan untuk berbagai kebutuhan seperti pembangkit listrik tenaga air, irigasi, pencegahan banjir, konsumsi manusia, industri, dll memiliki energi potensial.
Karena air yang ditahan di waduk dalam kondisi diam dan tidak boleh mengalir, energi yang ada disebut energi potensial; karena energi potensial adalah jenis energi yang dimiliki benda diam. Ketika gerbang bendungan dibuka, air yang semula diam akan mulai bergerak dan energi potensial yang tersimpan dalam air akan diterjemahkan menjadi energi kinetik.
5. Karet Gelang
Jika kita memperpanjang karet gelang, itu menyimpan energi potensial. Energi potensial elastis terdapat pada karet gelang yang dilenturkan. Saat karet gelang dilepaskan, ia dengan cepat kembali ke bentuk aslinya dan energi potensial elastis terubah menjadi energi kinetik.
6. Perenang
Sebelum berenang, perenang sering melakukan peregangan di papan loncat. Pada saat mereka berdiri di papan loncat, mereka memiliki energi potensial gravitasi. Saat mereka berenang, energi potensial ini berubah menjadi energi kinetik.
Ini menjelaskan mengapa perenang melakukan loncatan sebelum berenang untuk memperoleh jumlah energi potensial gravitasi maksimal, yang akan diterjemahkan menjadi energi kinetik. Semakin besar energi kinetik, semakin mudah untuk memotong viskositas air dalam kolam.
Itulah artikel tentang pengertian energi potensial menurut para ahli, jenisnya, rumus perhitungan, manfaat, dan contohnya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga memberikan edukasi yang bermanfaat.
Selain itu juga anda dapat mempelajari ilmu tentang energi potensial melalui video di bawah ini:
0 Komentar