Kekekalan Energi
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| conservation of energy/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈenədʒi/ | hukum kekekalan energi |
| thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ | energi termal |
Kereta roller tanpa mesin — namun tetap melaju
- Setelah pendakian pertama, mesin kereta roller dimatikan. Tetap saja ia melaju melalui loop dan bukit.
- Energinya tidak diciptakan atau dihancurkan — hanya dipindahkan antar bentuk.
- Di puncak sebagian besar merupakan energi potensial; di dasar, sebagian besar energi kinetik.
- Ini adalah kekekalan energi, salah satu hukum paling mendalam dalam fisika.
Energi mekanik berubah bentuk
- Energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan potensial: $E_k + E_p$.
- Tanpa gesekan, total ini tetap konstan saat gerak berlangsung.
- Saat turun, $E_p$ turun dan $E_k$ naik dengan jumlah yang sama; saat naik, sebaliknya.
- Energi hanya dipindahkan dari satu akun ke akun lainnya.
Saksikan PE berubah menjadi KE
Jatuhkan dari ketinggian dan saksikan energi potensial berubah menjadi energi kinetik; tambahkan gesekan untuk mengalirkan sebagian ke panas.
Energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi ____.
Energi mekanik $= E_k + E_p$ — kinetik plus potensial.
Di lintasan tanpa gesekan, di mana energi kinetik paling besar?
Di titik terendah PE terkecil, sehingga paling banyak energi berupa kinetik — titik tercepat.
Di mana geseran membawa energi
- Lintasan nyata memiliki gesekan, sehingga energi mekanik terlihat "menghilang".
- Itu tidak terjadi — ia berubah menjadi energi termal (panas) pada permukaan.
- Jika panas juga dihitung, total energi tetap terpelihara sempurna.
- Semesta menjaga buku besar yang presisi: energi hanya berubah bentuk.
Ketika gesekan memperlambat balok yang meluncur, energi itu hancur.
Energi itu tidak hancur — ia berubah menjadi energi termal (panas). Total energi tetap kekal.
Di perosotan nyata (kasar), ke mana "energi mekanik" yang hilang?
Gesekan mengubah energi mekanik menjadi energi termal. Dengan menghitung panas, totalnya kekal.
Menggunakan kekekalan untuk memecahkan masalah
- Tetapkan energi di awal sama dengan energi di akhir: $E_{k,i} + E_{p,i} = E_{k,f} + E_{p,f}$.
- Untuk jatuh dari keadaan diam melalui ketinggian $h$: $mgh = \tfrac12 m v^2$, sehingga $v = \sqrt{2gh}$.
- Tidak perlu melacak gaya-gaya berantakan di sepanjang jalan — cukup bandingkan awal dan akhir.
- Singkatan ini adalah salah satu alat paling kuat dalam mekanika.
Sebuah bola dijatuhkan dari keadaan diam pada $5\ \text{m}$ ($g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$, tanpa hambatan udara). Berapa kecepatannya di bagian bawah, dalam $\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$?
$mgh = \tfrac12 mv^2 \Rightarrow v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2\times10\times5} = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Pilih semua pernyataan yang benar tentang ayunan bandul tanpa gesekan.
Energi kekal, bukan tercipta: PE mencapai puncak di bagian atas ayunan dan berubah menjadi KE di bagian bawah.
Energi tidak pernah hancur — ketika terlihat menghilang, biasanya telah berubah menjadi panas melalui gesekan atau hambatan udara. "Energi hilang" sebenarnya berarti "energi ditransfer ke bentuk yang tidak lagi kita hitung".
Sebuah bola dijatuhkan dari keadaan diam pada ketinggian $5\ \text{m}$ ($g = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$, tanpa hambatan udara).
- Semua PE menjadi KE: $mgh = \tfrac12 m v^2$, sehingga $gh = \tfrac12 v^2$.
- $v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \times 10 \times 5} = \sqrt{100} = 10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Kekekalan energi: energi tidak pernah diciptakan atau dihancurkan, hanya diubah. Tanpa gesekan, energi mekanik $E_k + E_p$ tetap konstan, sehingga $E_{k,i} + E_{p,i} = E_{k,f} + E_{p,f}$. Gesekan mengubah energi mekanik menjadi panas, tetapi totalnya selalu terpelihara.