Energi mekanik adalah jumlah energi dalam sistem mekanis, atau kelompok benda yang berinteraksi berdasarkan prinsip mekanik dasar. Energi mekanik termasuk energi kinetik atau energi gerak, dan energi
potensial atau energi yang tersimpan karena posisi. Biasanya, dalam sistem mekanis, gravitasi adalah satu-satunya gaya luar utama yang perlu dipertimbangkan. Sebaliknya, dalam sistem kimia, gaya antara molekul individual dan atom semua harus diperhitungkan.
Latar Belakang Umum
Energi mekanik ada dalam suatu sistem baik sebagai energi kinetik dan potensial. Energi kinetik hadir setiap kali sebuah benda bergerak. Energi potensial didasarkan pada posisi suatu benda; energi yang disimpan, dan tidak dapat melakukan usaha sendiri. Ini akan dikonversi ke bentuk energi lainnya, termasuk energi kinetik. Misalnya, Sebuah bola bowling dipegang 10 kaki (3 m) di atas tanah, tidak memiliki energi kinetik karena tidak bergerak.
Tetapi bagaimanapun, memiliki sejumlah besar energi potensial (dalam hal ini, energi potensial gravitasi) yang akan diubah menjadi energi kinetik jika bola dibiarkan jatuh.
Belajar fisika di SMA sering dimulai dengan menginstruksikan siswa tentang prinsip-prinsip dasar sistem mekanik dan energi mereka. Hal ini karena mereka biasanya lebih mudah untuk memvisualisasikan dan mudah untuk menyederhanakan. Perhitungan dasar tentang sistem ini dapat dibuat tanpa menggunakan kalkulus. Dalam sebagian besar masalah fisika sederhana, sistem mekanik tetap tertutup dan faktor-faktor energi yang biasanya akan dihilangkan dari sistem, seperti gesekan dan hambatan udara, akan diabaikan.
Cara Menghitung Energi Mekanik
Jumlah energi mekanik dapat dihitung hanya dengan menambahkan energi potensial dan kinetik dari sistem. Potensi energi (Ep) merupakan hasil kali ketinggian benda di atas tanah (h), massa (m), dan percepatan gravitasi bumi (g, yaitu 9,8 m / s2).
Ep = h × m × g
Energi kinetik suatu benda (Ek) adalah hasil kali dari ½ massa dan kecepatan kuadrat nya (v).
Ek = ½ mv2
Masa diberikan dalam kilogram (kg), tinggi dalam meter (m), kecepatan dalam meter per detik (m/s), dan energi diberikan dalam joule (j).
Misalnya, energi potensial dari 5 kilogram (£ 11) bola bowling yang 3 meter (10 kaki) di atas tanah adalah 147 joule (5 kg × 3 m × 9,8 m/s2 = 147 j) apakah bola ada dalam keadaan gerak atau saat berhenti. Jika bola jatuh dengan kecepatan 2m/s, energi kinetik adalah 10 joule (1/2 × 5 kg × 22m / s = 10 j).
Setelah energi potensial dan kinetik diketahui, maka jumlah energi mekanik dapat ditemukan. Kedua jenis energi hanya ditambahkan bersama-sama.
Energi Mekanik = Ep + Ek
Dalam contoh ini, jumlah energi mekanik bola bowling adalah 157 joule (j 147 + 10 = 157 j j).
Energi Kimia dan Nuklir
Ada banyak bentuk lain dari energi, dan kadang-kadang bisa sulit untuk benar membedakan satu dari yang lain. Energi kimia, misalnya, adalah energi yang tersimpan dalam ikatan kimia dalam molekul. Energi nuklir adalah energi yang hadir dalam interaksi antar partikel dalam inti atom. Energi mekanik, sebaliknya, umumnya mengabaikan komposisi benda dan hanya melihat benda tersebut, tanpa memperhatikan bahan pembuat molekul mereka.
Fokus ini dirancang untuk menyederhanakan perhitungan untuk energi mekanik dan sistem mekanik. Benda dalam sistem ini biasanya diperlakukan sebagai objek individu bukan sebagai jumlah miliaran molekul. Menghitung baik energi kinetik dan potensial dari satu benda adalah tugas sederhana; menghitung jenis energi untuk miliaran molekul akan sangat sulit. Tanpa menyederhanakan bagian-bagian dalam sistem mekanik, ilmuwan akan perlu memeriksa atom individu dan semua interaksi dan gaya yang ada di antara mereka. Hal ini biasanya disediakan dalam fisika partikel.
Konversi Antara Jenis Energi
Energi mekanik dapat diubah menjadi jenis energi lainnya menggunakan peralatan khusus. Misalnya, generator dirancang untuk mengambil pekerjaan mekanik dan mengubahnya menjadi listrik. Jenis lain dari energi juga dapat diubah menjadi energi mekanik; misalnya, mesin pembakaran internal di dalam mobil mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi mekanik yang digunakan untuk membuat mobil bergerak.
