Page 67 - E-modul Fisika SMA (Usaha dan Energi)
P. 67
Kamu pasti pernah melihat buah jatuh dari pohonnya, misalnya buah kelapa
seperti pada gambar diatas. Buah kelapa yang jatuh bebas dari pohonnya
merupakan salah satu contoh aplikasi kekekalan energi mekanik dalam kehidupan
sehari-hari. Ketika buah kepala jatuh bebas ke tanah maka akan terjadi konversi
energi potensial ke energi kinetik. Pada saat buah jatuh energi kinetik akan
semakin berkurang sedangkan energi kinetiknya semakin bertambah, tetapi energi
mekaniknya konstan di posisi mana saja dengan syarat gaya hambatan udara
diabaikan.
3.2 Persamaan Energi Mekanik
Hukum kekekalan energi mekanik secara kuantitatif dapat diperoleh dari teorema
usaha-energi kinetik yakni
= ∆ (20)
(usaha oleh gaya resultan) adalah usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya
konservatif ( ) dan gaya-gaya tidak konservatif ( ) sehingga
+ = ∆ (21)
Apabila pada sistem gaya yang bekerja hanya gaya konservatif maka = 0,
sehingga persamaan diatas menjadi
+ 0 = ∆
= ∆ (22)
Dimana = −∆ , sehingga persamaan diatas menjadi −∆ = ∆ atau ∆ +
∆ = 0. Jumlah dari ∆ + ∆ = ∆ , sehingga dapat kita tulis
∆ = ℎ − = 0
ℎ = (23)
Karena = + , maka
ℎ + ℎ = + (24)
Persamaan diatas merupakan hukum kekekalan energi mekanik yang berbunyi :
Jika pada suatu sistem hanya bekerja gaya-gaya dalam yang bersifat konservatif
(tidak bekerja gaya luar dan gaya dalam tak konservatif), energi mekanik sistem
pada posisi apa saja selalu tetap (kekal). Artinya energi mekanik sistem pada
posisi akhir sama dengan energi mekanik sistem pada posisi awal.
61
