1. Dokumen tersebut membahas tentang energi potensial dan konservasi energi. 2. Definisi energi potensial gravitasi dan cara menghitungnya. 3. Hukum konservasi energi mekanik yang menyatakan bahwa total energi mekanik suatu sistem akan tetap konstan bila hanya dipengaruhi gaya konservatif.

1. ENERGI POTENSIAL DAN KONSERVASI
ENERGI
REFERENSI: HALLIDAY-RESNICK-WALKER
“FISIKA DASAR EDISI 7 JILID 1”
Oleh:
Yusup Maulana Saptedi (I0513051)
S1 Teknik Kimia – Universitas Sebelas Maret

2. USAHA DAN ENERGI POTENSIAL
Saat tomat dilempar ke atas, gaya gravitasi
memberikan usaha negatif pada tomat. Hal ini
disebabkan gaya tersebut memindahkan energi dari
energi kinetik tomat ke energi potensial gravitasi
pada sistem tomat-bumi.
Saat tomat mencapat puncak ketinggian dan beranjak
turun, gaya gravitasi memberikan usaha positif pada
tomat dan gaya tersebut memindahkan energi dari
energi potensial gravitasi ke energi kinetik.
Baik saat tomat naik dan turun, perubahan energi
gravitasi potensial ∆U didefinisikan sebagai sama
dengan negatif dari usaha yang dilakukan pada
tomat oleh gaya gravitasi.
W
U
(1)

3. GAYA KONSERVATIF DAN NONKONSERVATIF
GAYA KONSERVATIF
Gaya disebut konservatif apabila usaha yang dilakukan sebuah
partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain
tidak bergantung pada lintasannya
B
WAB(1) = WAB(2)
A
2
1
A
2
Contoh :
B
(2)
WAB(1) = - WBA(2)
1
(3)
WAB(1) + WBA(2) = 0
(4)
Usaha total yang dilakukan oleh gaya
konservatif adalah nol apabila partikel
bergerak sepanjang lintasan tertutup
dan kembali lagi ke posisinya semula
Usaha oleh gaya gravitasi
Usaha oleh gaya pegas

4. GAYA NONKONSERVATIF
Gaya disebut nonkonservatif apabila usaha yang dilakukan sebuah
partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain
bergantung pada lintasannya.
s
A
d
Contoh :
B
WAB(sepanjang d)
Usaha oleh gaya gesek kinetik
WAB(sepanjang s) (5)

5. MENENTUKAN NILAI ENERGI POTENSIAL
W
xf
Karena W = ─∆U maka
F ( x ) dx
(6)
xi
xf
U
(7)
F ( x ) dx
xi
Energi Potensial Gravitasi
Ada partikel bermassa m bergerak secara vertikal sepanjang sumbu y (arah ke atas
positif). Gaya gravitasi Fg sebesar –mg (mengarah ke bawah) kita substitusikan ke
persamaan (7) dan di integral terhadap sumbu y (karena gaya gravitasi bekerja
pada arah vertikal).
y
U
f
y
mg ) dy
mg
yi )
(
y
yi
yi
U
mg ( y f
mg
f
[ y]
mg y
y
f
yi
(8)
Jika titik acuan diatur yi = 0, maka:
U ( y)
mgy
(9)

6. KONSERVASI ENERGI MEKANIK
Energi mekanik, Emek dari sebuah sistem merupakan penjumlahan dari
energi potensial U dan energi kinetik K dari objek yang ada didalamnya.
(10)
Emek = K + U
Sebelumnya kita telah mendapatkan persaman
W
K
dan
W
U
Dengan menggabungkan kedua persaman diatas, diperoleh:
K
U
Kf − Ki = − (Uf − Ui)
Ki
Ui
K
f
U
f
Ei = Ef
Energi mekanik suatu sistem akan selalu konstan jika gaya
yang menyebabkan perubahan energi padanya adalah hanya gaya
konservatif pada sebuah sistem terisolasi.
(11)
(12)

7. KERJA YANG DILAKUKAN KEPADA SISTEM OLEH
GAYA LUAR
Usaha W adalah energi yang di transfer ke atau dari sistem oleh
sebuah gaya eksternal yang bekerja pada sistem. Bila lebih dari satu
gaya yang bekerja pada sebuah sistem, usaha total mereka adalah
besarnya energi yang ditransfer.
Tidak Melibatkan Gaya Gesek
Ketika gesekan tidak terlibat, usaha yang dilakukan pada sistem
dan perubahan energi mekaniknya adalah:
K
U
W
Jadi, W = ∆Emek (usaha yang dilakukan pada sistem)
(13)
(14)

8. Melibatkan Gaya Gesek
vi
vf
F
fk
d
Dengan Hukum Newton II di dapat:
F
fk
ma
a
F
fk
(15)
m
Dengan mendefinisikan usaha sebagai energi kinetif di dapat:
W
K
1
2
Fd
m (v
1
2
( ma ) d
v
a
2
f
f
m (v
vi )
f
2
vi )
2
2
vi
2d
(16)

9. Samakan a pada persamaan (15) dan (16)
F
v
fk
m
Fd
Fd
1
2
2
f
2
vi
2d
mv
k
2
f
1
2
2
mv i
fk d
fk d
(17)
Dalam situasi yang lebih umum, mungkin saja terdapat energi
potensial (misalnya balok yang menanjak di bidag miring), maka
persamaan (17) dapat dituliskan:
Fd
E mek
fk d
(18)

10. TERIMAKASIH