Energi Mekanik Benda Jatuh pada Sistem Terisolasi ǀ Usaha, Perubahan Energi Potensial, Hukum Kekekalan Energi Mekanik, & Penurunan Persamaan

Sebuah balok dengan ketinggian awal yb jatuh menuju pusat bumi hingga memiliki ketinggian akhir ya. Kita akan menganalisis energi yang dimiliki balok jatuh ini (energi mekanik), dimana sistem terisolasi. Berikut analisis usaha, perubahan energi potensial, kekekalan energi mekanik, dan penurunan persamaan (rumus) atau asal mulanya.

Apakah perubahan energi potensial balok jatuh sama dengan perubahan energi potensialnya saat balok diangkat perlahan ke atas?

Sebelumnya, kita telah menganalisa usaha yang dilakukan tangan (pelaku eksternal) saat mengangkat balok pada ketinggian tertentu. Sekarang, kita akan menganalisis usaha balok (energi potensial) saat balok kita jatuhkan dengan rentang perubahan posisi yang sama.

Baca sebelumnya : Energi Potensial Sistem Terhadap Ketinggian & Bidang Miringǀ Penurunan Persamaan, Hk. Kekekalan Energi Mekanik, & Hubungan Usaha - Perubahan Energi Potensial

Kita akan fokus pada usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada balok bukan usaha yang dilakukan oleh gaya tangan pada balok.

Pada pembahasan perubahan energi potensial, kita akan menyebut balok sebagai sistem bersama dengan bumi bernama sistem balok-bumi. Tanpa acuan bumi atau permukaan bumi tidak ada energi potensial (gravitasi) Ug.

PERSAMAAN

Berikut penurunan persamaan usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada balok yang nilainya sama besar dengan perubahan energi potensialnya.

Gambar 1.1. Penurunan Persamaan Usaha - Perubahan Energi Potensial Sistem yang Jatuh dari Ketinggian Tertentu Terhadap Permukaan Lantai (Bumi)
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Gambar 1.2. Penurunan Persamaan Perubahan Energi Potensial - Energi Mekanik Sistem yang Jatuh dari Ketinggian Tertentu terhadap Lantai (Bumi)
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Ingat! Kondisi ini terjadi pada sistem terisolasi. Tidak ada gaya eksternal (gaya tangan), gaya hambat medium (udara), atau gaya gesek. Sistem terisolasi tidak mengalami perpindahan energi melewati batas sistem.

Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa hukum kekekalan energi mekanik untuk sistem terisolasi adalah kekal. Jumlah energi pada sistem akan konstan. Energi kinetik akan bernilai nol dan energi potensial akan sama dengan energi mekanik, jika massa diam pada ketinggian tertentu di atas permukaan bumi (boleh acuan lain).

Nilai energi potensial U atau Ep akan berangsur turun, saat kelajuan v massa balok bertambah.

Ingat! hanya untuk sistem terisolasi dan tidak ada gaya non konservatif yang bekerja.

Baca selanjutnya : Energi Potensial Pegas & Energi Kinetik Pegas ǀPengertian, Persamaan, dan Grafik Energi

Hukum kekekalan energi mekanik pada benda jatuh akan berlaku pada sistem yang terisolasi (tanpa gaya hambatan). Walaupun energi potensial dan energi kinetiknya saling berkebalikan. Energi potensial turun, kinetiknya naik. Persamaan energi ini juga berasal dari penurunan persamaan usaha.