Energi kinetik dan potensial

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh tubuh berdasarkan pergerakan. Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh tubuh berdasarkan posisi atau negara. Sementara energi kinetik suatu objek relatif terhadap keadaan objek lain di lingkungannya, energi potensial sepenuhnya independen dari lingkungannya. Oleh karena itu percepatan suatu objek tidak terbukti dalam pergerakan satu objek, di mana objek lain di lingkungan yang sama juga bergerak. Misalnya, peluru yang melesat melewati seseorang yang berdiri memiliki energi kinetik, tetapi peluru tidak memiliki energi kinetik sehubungan dengan kereta yang bergerak di samping.

Grafik perbandingan

Interkonversi energi kinetik dan potensial

Hukum Konservasi Energi menyatakan bahwa energi tidak dapat dihancurkan tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk menjadi yang lain. Ambil contoh klasik pendulum sederhana. Saat pendulum mengayunkan tubuh yang ditangguhkan bergerak lebih tinggi dan karena potensi posisinya meningkat dan mencapai maksimum di bagian atas. Saat pendulum memulai ayunan ke bawah, energi potensial yang tersimpan diubah menjadi energi kinetik.

Saat pegas diregangkan ke satu sisi, ia memberikan kekuatan ke sisi lain sehingga dapat kembali ke keadaan aslinya. Kekuatan ini disebut kekuatan pemulihan dan bertindak untuk membawa benda dan sistem ke posisi tingkat energi yang rendah. Gaya yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas disimpan dalam logam sebagai energi potensial. Saat pegas dilepaskan, energi potensial yang tersimpan dikonversi menjadi energi kinetik oleh gaya pemulihan.

Ketika setiap massa diangkat, gaya gravitasi bumi (dan gaya pemulihan dalam kasus ini) bertindak untuk membawanya kembali ke bawah. Energi yang dibutuhkan untuk mengangkat massa disimpan sebagai energi potensial karena posisinya. Saat massa dijatuhkan, energi potensial yang disimpan dikonversi menjadi energi kinetik.

Etimologi

Kata "kinetik" berasal dari kata Yunani Kinesis, yang berarti "gerakan."Istilah" energi kinetik "dan" pekerjaan ", seperti yang dipahami dan digunakan saat ini, berasal dari abad ke -19. Secara khusus, "energi kinetik" diyakini telah diciptakan oleh William Thomson (Lord Kelvin) sekitar tahun 1850.

Istilah "energi potensial" diciptakan oleh William Rankine, seorang ahli fisika dan insinyur Skotlandia yang mengandung berbagai ilmu, termasuk termodinamika.

Jenis energi kinetik dan energi potensial

Energi kinetik dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, tergantung pada jenis objek:

• Energi kinetik translasi
• Energi kinetik rotasi

Badan non -rotating kaku memiliki gerakan seikat bujursangkar. Dengan demikian energi kinetik translasi adalah energi kinetik yang dimiliki oleh objek yang bergerak dalam garis lurus. Energi kinetik suatu objek terkait dengan momentumnya (produk massa dan kecepatan, p = mV di mana m adalah massa dan v adalah kecepatan). Energi kinetik terkait dengan momentum melalui hubungan e = p^2 / 2m dan karenanya energi kinetik translasi dihitung sebagai e = ½ mv^2. Tubuh kaku yang berputar di sepanjang pusat massa mereka memiliki energi kinetik rotasi. Energi kinetik rotasi dari tubuh yang berputar dihitung sebagai total energi kinetik dari bagian yang berbeda. Tubuh saat istirahat juga memiliki energi kinetik. Atom dan molekul di dalamnya dalam gerakan konstan. Energi kinetik tubuh seperti itu adalah ukuran suhunya.

Energi potensial diklasifikasikan tergantung pada kekuatan pemulihan yang berlaku.

• Energi potensial gravitasi - energi potensial suatu objek yang berhubungan dengan gaya gravitasi. Misalnya, ketika sebuah buku ditempatkan di atas meja, energi yang dibutuhkan untuk menaikkan buku dari lantai dan energi yang dimiliki oleh buku karena posisi yang tinggi di atas meja adalah energi potensial gravitasi. Di sini gravitasi adalah gaya pemulihan.
• Energi potensial elastis - energi yang dimiliki oleh tubuh elastis seperti busur dan ketapel saat diregangkan dan cacat dalam satu arah adalah energi potensial elastis. Gaya pemulihan adalah elastisitas yang bertindak dalam arah yang berlawanan.
• Energi potensial kimia - Energi yang terkait dengan susunan atom dan molekul dalam struktur adalah energi potensial kimia. Energi kimia yang dimiliki oleh suatu zat karena potensial yang harus mengalami perubahan kimia dengan mengambil bagian dalam reaksi kimia adalah energi potensial kimia dari zat tersebut. Saat bahan bakar digunakan, misalnya, energi kimia yang disimpan dalam bahan bakar dikonversi untuk menghasilkan panas.
• Energi potensial listrik - Energi yang dimiliki oleh suatu objek berdasarkan muatan listriknya adalah energi potensial listrik. Ada dua jenis - energi potensial elektrostatik dan energi potensial elektrodinamik atau energi potensial magnetik.
• Energi potensial nuklir - energi potensial yang dimiliki oleh partikel (neutron, proton) di dalam nukleus atom adalah energi potensial nuklir. Misalnya, fusi hidrogen di bawah sinar matahari mengubah energi potensial yang disimpan dalam materi matahari menjadi energi cahaya.

Aplikasi

• Roller coaster di taman hiburan dimulai dengan konversi energi kinetik menjadi energi potensial gravitasi.
• Energi potensial gravitasi menjaga planet di orbit di sekitar matahari.
• Proyektil dilemparkan oleh trebuchet yang memanfaatkan energi potensial gravitasi.
• Di pesawat ruang angkasa, energi kimia digunakan untuk lepas landas setelah itu energi kinetik meningkat untuk mencapai kecepatan orbital. Energi kinetik yang diperoleh tetap konstan saat berada di orbit.
• Energi Kinetik yang diberikan untuk memberi isyarat bola dalam permainan biliar ditransfer ke bola lain melalui tabrakan.