Hukum Kekekalan Energi -

Hukum Kekekalan Energi – Pengantar

Kekekalan artinya tak berganti. Makara, aturan kekekalan energi merupakan aturan yg menyatakan bahwa energi itu kekal & tak mampu berubah (besarnya) sepanjang waktu, memiliki nilai yg sama baik sebelum sesuatu terjadi maupun sesudahnya. Energi dapat diubah bentuknya, tapi besarnya akan senantiasa sama.

Energi disini yaitu total energi dr suatu sistem. Total energi dr suatu tata cara mampu berupa energi kinetik, energi memiliki potensi, energi panas, & lain sebagainya. Bentuk-bentuk energi tersebut dapat berupah menjadi bentuk energi lainnya sehingga total energi pada suatu tata cara akan selalu sama.

Lihat pula materi Sosiologiku.com yang lain:

Pemanasan Global

Efek Rumah Kaca

Termodinamika

Daftar Isi

Energi Mekanik

Energi mekanik merupakan jumlah dari energi kinetik & energi berpeluang.

Em = Ek + Ep

Karena hukum kekekalan energi mengendalikan bahwa setiap total energi pada metode (yakni energi mekanik) mesti selalu sama, maka energi mekanik sebelum & sesudahnya memiliki besar yg sama.

$Em_ sebelum = Em_ sesudah$

$Em_1 = Em_2$

Maka persamaan diatas dapat dijabarkan sebagai:

$Ek_1 + Ep_1 = Ek_2 + Ep_2$

$\frac 1 2 mv_1^2 + mgh_1 = \frac 1 2 mv_2^2 + mgh_2$

Karena kekekalan energi merupakan suatu aturan, maka bagaimanapun caranya persamaan di sebelah kiri mesti selalu sama dgn persamaan di sebelah kanan. Dengan cara inilah, para insinyur dapat mendesain & memprediksi mesin-mesin daya mirip turbin air & generator yg mampu mengganti energi memiliki potensi air menjadi energi kinetik kemudian menggantinya menjadi energi listrik, pula mesin kendaraan beroda empat yg mampu mengganti energi kimia menjadi energi kinetik.

Hukum Pascal

Contoh Penerapan Hukum Kekekalan Energi

Pembangkit Listrik tenaga Hidro

Pada bendungan (dam) pembangkit listrik tenaga hidro, air dibendung sampai meraih ketinggian (h) yg tinggi sehingga air di waduk mempunyai energi potensial yg tinggi. Air masuk dr pintu air melalui jalur air sampai ke turbin & memutar turbin. Energi memiliki potensi air kemudian berubah menjadi energi kinetik pada turbin sehingga turbin berputar. Karena turbin berputar, maka generator pun ikut berputar. Energi kinetik pada turbin kemudian menjelma energi listrik pada generator. Listrik dr generator kemudian dialirkan melalui kabel tegangan tinggi jarak jauh. Energi listrik inilah yg kita nikmati sehari-hari.

penerapan hukum kekekalan energi pada pembangkit listrik

Gambar. Skema bendungan air pada pembangkit listrik tenaga hidro

Mobil atau Kendaraan Bermotor

Pada kendaraan beroda empat atau kendaraan bermotor, prinsipnya selalu sama. Energi kimia yg terdapat dlm bahan bakar diubah menjadi energi kinetik pada mesin mobil. Energi kinetik tersebutlah yg menggerakkan mobil. Besarnya energi kinetik yg menggerakkan kendaraan beroda empat lebih kecil dr besarnya energi kimia pada bahan bakar. Hal ini disebabkan lantaran tak seluruh energi kimia menjelma energi kinetik. Sebagian besar energi yg tak menjelma energi kinetik tersebut, akan namun menjelma energi dlm bentuk lain seperti panas, getaran, & lain-lain.

Lihat pula materi Sosiologiku.com lainnya:

Rumus Empiris

Teks Biografi

Coelenterata

Selain itu, sebagian energi kinetik yg terbentuk hilang karena gesekan pada piston mesin atau hilang karena hambatan lain. Sehingga, hanya sebagian kecil dr total energi awal pada kendaraan beroda empat yg dipakai murni untuk menggerakkan kendaraan beroda empat (hanya sekitar 15%). Energi-energi yg tak termanfaatkan tersebut disebut kerugian-kerugian. Kerugian-kerugian tersebut tak menghilangkan energi, akan tetapi mengubah energi menjadi bentuk yg tak mampu dimanfaatkan, & hal ini tak mampu terelakkan.

Kapasitor

Gambar. Kekekalan energi & kerugian-kerugiannya pada mobil

Teko Pemanas Air

Pada dikala kita memakai teko penghangat air, kita bantu-membantu melihat prinsip kekekalan energi. Teko pemanas air mengganti energi listrik dr kabel menjadi energi panas pada element pemanas. Elemen pemanas inilah yg kemudian memanaskan air sehingga energi panas berpindah ke air pada teko. Terdapat pula beberapa kerugian-kerugian energi yg hilang dlm bentuk panas ke lingkungan, suara, & lain-lain.

Gambar. Teko pemanas air

Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi

Contoh Soal 1

(sumber gambar: steemitimages)

Astronot Alan Shepard saat berada di bulan menghantam bola golf dengan-cara vertikal ke atas dr permukaan bulan yg memiliki percepatan gravitasi sebesar 1,6 m/s². Bola tersebut dimengerti melaju dgn kecepatan 28 m/s. Seberapa tinggi bola golf mampu naik?

Pembahasan:

Diketahui bahwa:

$Em_1 = Em_2$

$Ek_1 + Ep_1 = Ek_2 + Ep_2$

$\frac 1 2 mv_1^2 + mgh_1 = \frac 1 2 mv_2^2 + mgh_2$

Pada dikala permulaan, bola masih berada di permukaan maka ketinggiannya nol, kecepatan mulanya pun sama dgn nol. Sehingga persamaannya menjadi:

$0 + 0 = \frac 1 2 mv_2^2 + mgh_2$

$0 = \frac 1 2 v_2^2 + gh_2$

sehingga,

$h_2 = \frac -0,5 v_2^2 g$

$h_2 = \frac -0,5 (20 m/s)^2 (1,6 m/s^2)$

$h_2 = - 125 m$

Tanda minus memperlihatkan arahnya. Pada masalah ini, tanda minus memperlihatkan arah ke atas.

Contoh Soal 2

(SIMAK UI 2013) Sebuah balok ditembak pada arah vertikal dgn sebuah peluru yg mempunyai kecepatan 500 m/s. Massa peluru 10 gr, sedangkan massa balok 2 kg. Setelah ditembakkan, peluru bersarang di dlm balok. Balok akan terpental ke atas sampai ketinggian maksimum ….

(A) 13 cm

(B) 27 cm

(D) 42 cm

(E) 47 cm

Lihat pula materi Sosiologiku.com yang lain:

Recount Text

Persamaan Garis Lurus

Stoikiometri

Pembahasan

Peristiwa diatas merupakan tumbukan. Peristiwa tumbukan bahwasanya merupakan insiden dimana dua benda saling memperlihatkan aksi satu sama lain dlm waktu yg singkat. Karena gaya-gaya melakukan pekerjaan dlm waktu yg sungguh singkat maka kita tak bisa memperhatikan kondisi sistem pada dikala kedua benda saling berinteraksi. Dengan demikian, akan lebih mudah bila benda dianalisis pada kondisi sebelum & sesudah tumbukan terjadi.

Pemanasan Global

Momentum didefinisikan selaku perkalian antara massa sebuah benda dgn kecepatan geraknya:

p = mv

p = saat-saat (kg m/s) ; m = massa benda (kg); v = kecepatan benda (m/s)

Momentum merupakan besaran vektor. Kaprikornus, arah gerak benda menghipnotis tanda (+) & (-) pada dikala melakukan perhitungan.

Persamaan terakhir dr aturan Newton II menyatakan bahwa gaya yg bekerja dlm selang waktu Δt menciptakan perubahan momentum sebesar mΔv. Besaran FΔt disebut impuls. Impuls lazimnya disimbolkan dgn karakter I.

I = FΔt

Impuls merupakan besaran vektor.

Tumbukan yg terjadi pada soal diatas merupakan tumbukan non-elastis tepat karena kedua benda menyatu sesudah proses tumbukan. Pada tumbukan non-lentur tepat, momentumnya konstan & energi kinetiknya TIDAK kekal.

saat-saat permulaan = momentum simpulan

$m_p v_p + m_b v_b = m_p v'_p + m_b v'_b$

$v'_p = v'_b = v'$ (non-lentur tepat)

$m_p v_p + m_b v_b = (m_p + m_b) v'$

$m_p v_p + m_b . 0 = (m_p + m_b) v'$

$m_p v_p = (m_p + m_b) v'$

$0,01 m \cdot 500 m/s= (0,01 m + 2 m) v'$

$v' = \frac 5 m^2/s 2,01 m = 2,488 m/s$ (arah vektor ke atas)

Pada dikala kedua benda bertumbukan, proses tumbukan terjadi dengan-cara vertikal (tegak lurus), Energi Potensial tak bisa diabaikan seperti pada proses tumbukan horizontal. Oleh karena itu, dipakai tata cara kekekalan energi mekanik.

Dalam perkara ini pada ketika kedua benda bertumbukan, lantaran arah gaya yg disebabkan kecepatan (keatas) bertentangan dgn arah gaya berat yg selalu kebawah, maka arah gaya energi kinetik bertentangan dgn energi memiliki peluang, sehingga:

ΔEk = ΔEp

$Ek_2 - Ek_1 = Ep_2 - Ep_1$

$\frac 1 2 (m_p + m_b)v_2^2 - \frac 1 2 (m_p + m_b)v_1^2 = (m_p + m_b)gh_2 - (m_p + m_b)gh_1$

Kecepatan selesai $v_2 = v'$ & $h_2$ merupakan ketinggian tumbukan balok & peluru maksimum. Sedangkan, untuk kecepatan permulaan $v_1$ sama dgn 0 lantaran pada ketika $h_1 = 0$ (ketinggian permulaan balok yakni tatkala balok masih diatas meja), balok & peluru masih belum bertumbukan sehingga balok dianggap belum bergerak. Maka: