Kita semua pernah mendengar kisah Isaac Newton dan bagaimana ia dikatakan mendapatkan pencerahan tentang hukum gravitasi setelah sebuah apel jatuh dari pohon. Ketika sebuah apel dengan massa 300 gram jatuh dari pohon dengan ketinggian 10 meter, berapa sebenarnya energi mekanik yang diproduksi? Energi mekanik adalah penjumlahan energi gerak dan energi potensial suatu benda. Dalam hal ini, kita akan fokus pada energi potensial gravitasi dan energi kinetik.
Menghitung Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi dapat dihitung dengan rumus berikut:
Ep = m * g * hKeterangan:
- Ep : Energi potensial (Joule)
- m : Massa benda (Kilogram)
- g : Gravitasi bumi (m/s²)
- h : Ketinggian benda (Meter)
Pertama, kita harus mengubah massa dari gram ke kilogram. Jadi, 300 gram menjadi 0.3 kg. Gravitasi bumi adalah sekitar 9.8 m/s². Massa, gravitasi dan ketinggian kita pun sudah tersedia, mari kita hitung:
Ep = 0.3 kg * 9.8 m/s² * 10 mEp = 29.4 JouleJadi, energi potensial gravitasi apel tersebut adalah 29.4 Joule.
Menghitung Energi Kinetik
Ketika apel jatuh, ia menghasilkan energi kinetik. Energi kinetik dihitung dengan rumus berikut:
Ek = 1/2 * m * v²Keterangan:
- Ek : Energi Kinetik (Joule)
- m : Massa benda (Kilogram)
- v : Kecepatan benda (m/s)
Kecepatan benda bisa kita hitung berdasarkan perhitungan Hukum Newton pertama.
Namun, apabila kita mengabaikan hambatan udara, maka energi potensial gravitasi akan sama dengan energi kinetik yang dihasilkan apel saat jatuh.
Sehingga, energi kinetik apel saat jatuh adalah 29.4 Joule.
Menghitung Energi Mekanik
Energi mekanik adalah total dari energi potensial dan energi kinetik yang dihasilkan benda. Diekspresikan dengan rumus sebagai berikut:
Em = Ep + EkMenggunakan data yang sudah kita miliki:
Em = 29.4 Joule + 29.4 JouleEm = 58.8 JouleJadi, energi mekanik pada apel dengan massa 300 gram yang jatuh dari pohon pada ketinggian 10 meter adalah 58.8 Joule.
