Sesuatu yang sifatnya tidak berubah dapat disebut dengan kekal, sehingga apabila terdapat suatu hukum yang menyatakan bahwa energi tidak dapat mengalami perubahan serta kekal disebut dengan hukum kekekalan energi. Sehingga akan selalu mempunyai nilai yang sama antara sesudah ataupun sebelum terjadinya sesuatu.
Akan tetapi perlu kamu ketahui juga bahwa energi meskipun memiliki besaran yang selalu sama akan tetapi dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya. Energi yang dimaksud yaitu jumlah total dari energi suatu sistem. Yang mana dapat berupa energi potensial, energi panas, energi kinetik, serta dalam bentuk energi lainnya.
Pengertian serta Teori Akan Hukum Kekekalan Energi
Seperti apa yang sempat disinggung bahwa energi akan selalu memiliki sifat yang tetap atau kekal disebut sebagai hukum kekekalan energi.
James Prescott Joule adalah seorang ilmuan berkebangsaan Inggris yang menemukan hukum dari kekekalan energi ini. Beliau lahir pada bulan desember tanggal 24 tahun 1818 serta meninggal dunia pada bulan oktober tanggal 11 tahun 1889. Yang mana pada saat itu dalam ilmu termodinamika, hukum dari kekekalan energi adalah hukum yang pertama.
Apabila berdasarkan hukum tersebut maka akan terdapat 3 bentuk energi seperti energi kinetik, energi mekanik, serta energi potensial.
Bunyi Hukum Kekekalan Energi
Bunyi dari hukum kekekalan suatu energi yaitu suatu bentuk energi tidak bisa dimusnahkan atau dihancurkan sebab hanya bisa diubah bentuk dari bentuk yang satu dengan bentuk lain.
3 Bentuk Energi serta Rumusnya dalam Hukum Kekekalan Energi
1. Energi Kinetik
Suatu usaha yang diperlukan untuk dapat membuat suatu benda bergerak dengan kecepatan tertentu, yang mana benda tersebut memiliki massa dan berawal dari keadaan diam maka disebut dengan energi kinetik. Sehingga dapat dikatakan pula bahwa energi kinetik merupakan energi yang terkandung pada sebuah benda karena benda tersebut bergerak.
Ternyata kata kinetik ini merupakan sebuah kata yang berasal dari bahasa Yunani yaitu kinesis yang memiliki arti gerak. Terdapat dua jenis energi kinetik yang secara umum perlu untuk Kamu pelajari yaitu:
- Energi Kinetik Translasi, merupakan suatu energi yang terkandung dalam sebuah benda yang mana memiliki gerak dengan lintasan lurus atau berupa garis lurus.
- Energi Kinetik Rotasi, merupakan suatu energi yang terkandung di dalam sebuah benda yang memiliki arah lintasan berbentuk lingkaran.
Rumus dari energi kinetik ini yaitu: Ek = ½ mv2 yang mana Ek sendiri merupakan energi kinetik yang dicari dengan satuan Joule, m merupakan massa dari suatu benda dengan satuan kg, dan v adalah kecepatan benda dalam bergerak dengan satuan m/s.
2. Energi Potensial
Suatu energi yang terdapat pada sebuah benda sebab letak atau posisi benda dalam ketinggian tertentu dapat Kamu sebut dengan energi potensial. Tentu terdapat berbagai macam faktor yang dapat mempengaruhi sebuah benda dikatakan memiliki energi potensial yaitu karena massa yang dimiliki oleh benda tersebut, posisi ketinggian benda, serta adanya gaya gravitasi.
Sehingga apabila dituliskan secara matematis dapat diperoleh rumus dari energi potensial yaitu:
Ep = mgh
Yang mana Ep sendiri merupakan energi potensial yang dicari dengan satuan joule, m merupakan massa dari suatu benda dengan satuan kg, g merupakan besarnya gaya gravitasi bumi dengan satuan m/s2, serta h adalah ketinggian suatu benda.
3. Energi Mekanik
Selain energi potensial dan energi kinetik, ternyata masih terdapat satu bentuk energi lagi yang perlu untuk kamu ketahui. Energi ini memiliki hubungan antara posisi serta gerak yang dialami oleh suatu benda.
Sehingga dapat dikatakan pula merupakan suatu bentuk energi yang diperoleh dari penjumlahan antara energi potensial dan energi kinetik, bentuk dari energi ini disebut energi mekanik.
Contoh sederhana dari energi mekanik yaitu saat Kamu memukul sebuah paku dengan palu, yang mana palu tersebut akan Kamu angkat sehingga posisi palu lebih tinggi (mengandung energi potensial), lalu Kamu gerakkan palu tersebut dengan kecepatan tertentu ke arah palu dengan kecepatan tertentu (mengandung energi kinetik).
Ketika palu dengan paku tersebut tepat bersentuhan, maka paku dapat terdorong (ini yang disebut dengan energi mekanik) sehingga tujuan Kamu tercapai.
Rumus dari energi mekanik apabila dituliskan secara matematis yaitu sebagai berikut:
Em = Ek + Ep
Yang mana Em ini merupakan besarnya energi mekanik yang dicari, Ek merupakan energi kinetik yang dari suatu benda, serta Ep merupakan energi potensial benda yang mana ketiga bentuk energi ini memiliki satuan yang sama yaitu Joule.
Contoh Penerapan dari Hukum Kekekalan Energi
1. Pembangkit Listrik Tenaga Air
Bendungan atau dam yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga air, yang mana ketinggian air yang dibendung (h) ini tentu mempunyai energi potensial. Sedangkan air yang melewati jalur air sehingga dapat masuk ke dalam turbin sehingga dapat menggerakkan turbin maka energi potensial ini akan berubah menjadi energi kinetik.
Apabila turbin tersebut dapat berputar, maka generator juga akan ikut berputar. Sehingga energi kinetik yang ada akan mengalami perubahan menjadi energi listrik di dalam generator. Yang mana perlu Kamu ketahui juga bahwa listrik tersebut selanjutnya akan dialirkan melewati kabel dengan tekanan tinggi dan jarak yang jauh. Tentu energi listrik tersebut merupakan energi yang dapat dinikmati sehari-hari.
2. Kendaraan Bermotor
Penerapan hukum kekekalan energi selanjutnya yaitu pada kendaraan bermotor, yang mana untuk prinsipnya sama yaitu energi kimia yang ada pada bahan bakar berubah menjadi energi kinetik yang terjadi di dalam mesin. Sehingga dengan adanya energi kinetik, maka kendaraan bermotor bisa bergerak.
Namun tidak semua energi tersebut diubah menjadi energi kinetik karena besarnya energi yang dapat menggerakkan kendaraan bermotor tersebut jauh lebih kecil apabila dibandingkan dengan energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar. Yang mana sebagian dari energi yang tidak diubah menjadi energi kinetik diubah menjadi energi lain seperti dalam bentuk getaran, panas, dan sebagainya.
Contoh Soal pada Hukum Kekekalan Energi
Terdapat sebuah durian yang mempunyai massa sebesar 1,2 kg yang terjatuh dari pohonnya setinggi 5 m dari atas permukaan tanah dengan g = 10 m/s2. Tentukan:
1. Besarnya energi potensial dan energi kinetik awal!
2. Hitung energi potensial serta energi kinetiknya saat berada pada ketinggian 4,8 m, dan tentukan kecepatannya!
3. Kecepatan ketika durian menyentuh tanah!
Diketahui:
m = 1,2 kg
h = 5 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan:
1. Ep serta Ek awal?
2. Ep serta Ek ketika h1 = 4,8 m, dan v1?
3. v ketika menyentuh tanah?
Dijawab:
1. Ep = mgh
Ep = 1,2 kg x 5 m x 10 m/s2
Ep = 60 Joule
Ek = ½ mv2
Ek = ½ (5) (0)2
Ek = 0
2.
 Ep1 = mgh1
Ep1 = 1,2 x 4,8 x 10
Ep1 = 57,6 joule
 Ep1 + Ek1 = Ep + Ek
57,5 + Ek1 = 60 + 0
Ek1 = 60 – 57,6
Ek1 = 2,4 joule
 ½ mv2 = Ek1
½ x 1,2 v12 = 2,4
v12 = 4
v1 = 2 m/s
3. Ep3 + Ek3 = Ep + Ek
0 + ½ mv32 = 60 + 0
½ x 1,2 x v32 = 60
v32 = 100
v32 = 10 m/s
jadi besarnya kecepatan manga ketika menyentuh tanah sebesar 10 m/s.
