Hukum Kekekalan Energi
Kekekalan artinya tidak berubah. Jadi, hukum
kekekalan energi merupakan hukum yang menyatakan bahwa energi itu kekal dan
tidak dapat berubah (besarnya) sepanjang waktu, memiliki nilai yang sama baik
sebelum sesuatu terjadi maupun sesudahnya. Energi dapat diubah bentuknya, tapi
besarnya akan selalu sama.
Energi disini ialah total energi dari suatu
sistem. Total energi dari suatu sistem dapat berupa energi
kinetik, energi potensial, energi panas, dan
lain sebagainya. Bentuk-bentuk energi tersebut dapat berupah menjadi bentuk
energi lainnya sehingga total energi pada suatu sistem akan selalu sama.
Energi Mekanik
Energi mekanik merupakan jumlah dari energi kinetik dan energi potensial.
Em = Ek + Ep
Karena hukum kekekalan energi mengatur bahwa setiap total energi pada sistem (yakni energi mekanik) harus selalu sama, maka energi mekanik sebelum dan sesudahnya memiliki besar yang sama.
Maka persamaan diatas dapat dijabarkan sebagai:
Karena kekekalan energi merupakan sebuah hukum, maka bagaimanapun caranya persamaan di sebelah kiri harus selalu sama dengan persamaan di sebelah kanan. Dengan cara inilah, para insinyur dapat merancang dan memprediksi mesin-mesin daya seperti turbin air dan generator yang mampu mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik kemudian mengubahnya menjadi energi listrik, juga mesin mobil yang mampu mengubah energi kimia menjadi energi kinetik.
Mobil atau Kendaraan Bermotor
Pada mobil atau kendaraan bermotor, prinsipnya selalu sama.
Energi kimia yang terdapat dalam bahan bakar diubah menjadi energi
kinetik pada mesin mobil. Energi kinetik tersebutlah yang menggerakkan mobil.
Besarnya energi kinetik yang menggerakkan mobil lebih kecil dari besarnya
energi kimia pada bahan bakar. Hal ini disebabkan karena tidak seluruh energi
kimia berubah menjadi energi kinetik. Sebagian besar energi yang tidak berubah
menjadi energi kinetik tersebut, akan tetapi berubah menjadi energi dalam
bentuk lain seperti panas, getaran, dan lain-lain.
Selain itu, sebagian energi
kinetik yang terbentuk hilang karena gesekan pada piston mesin atau
hilang karena hambatan lain. Sehingga, hanya sebagian kecil dari total energi
awal pada mobil yang digunakan murni untuk menggerakkan mobil (hanya sekitar
15%). Energi-energi yang tidak termanfaatkan tersebut disebut
kerugian-kerugian. Kerugian-kerugian tersebut tidak menghilangkan energi, akan tetapi mengubah energi
menjadi bentuk yang tidak dapat dimanfaatkan, dan hal ini tak dapat terelakkan.
Teko Pemanas Air
Pada saat kita menggunakan teko pemanas air, kita sebenarnya
melihat prinsip kekekalan energi. Teko pemanas air mengubah energi listrik dari
kabel menjadi energi panas pada element pemanas. Elemen pemanas inilah yang
kemudian memanaskan air sehingga energi panas berpindah ke air pada teko.
Terdapat pula beberapa kerugian-kerugian energi yang hilang dalam bentuk panas
ke lingkungan, suara, dan lain-lain.
Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi
Contoh Soal 1
Astronot Alan Shepard saat berada di bulan memukul bola golf
secara vertikal ke atas dari permukaan bulan yang memiliki percepatan gravitasi
sebesar 1,6 m/s2. Bola tersebut diketahui melaju
dengan kecepatan 28 m/s. Seberapa tinggi bola golf dapat naik?
Pembahasan:
Diketahui
bahwa:
