Energi Kinetik Translasional
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | energi kinetik |
| joule/dʒuːl/ | joule |
Dua kali kecepatan, empat kali bahaya
- Mobil pada $60\ \tfrac{\text{km}}{\text{h}}$ dan mobil yang sama pada $120\ \tfrac{\text{km}}{\text{h}}$ — dua kali kecepatan.
- Namun mobil cepat membawa empat kali energi gerak, bukan dua kali.
- Energi ini adalah energi kinetik, dan nilainya bertambah seiring dengan kuadrat kecepatan.
- Inilah sebabnya tabrakan berkecepatan tinggi sangat menghancurkan.
Rumus energi kinetik
- Massa yang bergerak menyimpan energi kinetik $E_k = \tfrac12 m v^2$.
- Ini adalah skalar (tanpa arah) diukur dalam joule ($\text{J}$).
- Bergantung pada massa $m$ dan kecepatan $v$ — dan selalu positif untuk benda yang bergerak.
- Saat diam ($v = 0$) energi kinetiknya nol.
Berapakah energi kinetik bola $2\ \text{kg}$ yang bergerak dengan kecepatan $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$, dalam joule?
$E_k = \tfrac12 m v^2 = \tfrac12 (2)(9) = 9\ \text{J}$.
Energi kinetik adalah vektor, sehingga memiliki arah.
Energi kinetik adalah skalar — angka dalam joule tanpa arah.
Mengapa $v^2$ begitu penting
- Karena adanya $v^2$, menggandakan kecepatan membuat $E_k$ menjadi empat kali lebih besar.
- Mentrionisasi kecepatan membuatnya sembilan kali lebih besar.
- Jadi kenaikan kecepatan kecil adalah peningkatan energi (dan jarak pengereman) yang besar.
- Massa juga penting, tetapi hanya secara proporsional langsung — gandakan $m$, gandakan $E_k$.
Energi meningkat seiring kuadrat v
E_k = a·v² (di sini a = ½m)
Jejak kurva kuadratik energi kinetik terhadap kecepatan dan lihat betapa cepatnya itu naik.
Jika sebuah mobil menggandakan kecepatannya, energinya kinetiknya menjadi:
$E_k \propto v^2$, jadi menggandakan $v$ menghasilkan $2^2 = 4$ kali energi kinetik.
Bola $2\ \text{kg}$ yang sama sekarang bergerak dengan kecepatan $6\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Berapakah energi kinetiknya, dalam joule?
$E_k = \tfrac12 (2)(6^2) = 36\ \text{J}$ — empat kali $9\ \text{J}$ pada $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Pilih semua pernyataan yang benar tentang energi kinetik.
$E_k = \tfrac12 mv^2 \ge 0$: tergantung pada $v^2$, dalam joule, dan nol saat diam. Tidak pernah negatif.
Usaha mengubah energi kinetik
- Untuk mempercepat sesuatu Anda harus melakukan usaha padanya (pelajaran berikutnya).
- Teorema usaha-energi: usaha total sama dengan perubahan energi kinetik, $W_{\text{net}} = \Delta E_k$.
- Usaha total positif mempercepatnya; usaha total negatif (seperti mengerem) memperlambatnya.
- Energi kinetik adalah "rekening bank" yang dibayar masuk atau diambil oleh usaha.
Teorema usaha-energi menyatakan bahwa usaha total sama dengan perubahan energi ____.
$W_{\text{net}} = \Delta E_k$ — usaha total mengubah energi kinetik.
Energi kinetik bergantung pada $v^2$, bukan $v$. Kesalahan umum adalah berpikir bahwa menggandakan kecepatan akan menggandakan energi. Energi tersebut actually berlipat empat kali — inilah mengapa jarak pengereman meningkat sangat cepat seiring dengan kecepatan.
Temukan energi kinetik dari bola $2\ \text{kg}$ yang bergerak dengan kecepatan $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- $E_k = \tfrac12 m v^2 = \tfrac12 (2)(3^2) = \tfrac12 (2)(9) = 9\ \text{J}$.
Gandakan kecepatan menjadi $6\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ dan $E_k = \tfrac12(2)(36) = 36\ \text{J}$ — menjadi empat kali lipat.
Energi kinetik adalah energi gerak, $E_k = \tfrac12 m v^2$ (skalar, dalam joule). Energi ini bergantung pada kuadrat kecepatan, sehingga menggandakan $v$ akan membuat $E_k$ berlipat empat kali. Teorema kerja-energi mengaitkannya dengan usaha: $W_{\text{net}} = \Delta E_k$.