Hukum Kekekalan Energi | Fisika Kelas 104 min read

Reading Time: 3 minutes

Hai, teman ambis! Pasti kalian pernah bermain ayunan di taman atau tempat wisata di daerah kalian, kan? Bermain ayunan adalah salah satu hal yang menyenangkan. Tapi tahukah kamu gerakan pada ayunan tersebut menerapkan ilmu fisika yaitu konsep hukum kekekalan energi yaitu energi mekanik? Nah, biar makin paham, yuk kita simak bareng-bareng pembahasan berikut!

Hukum Kekekalan Energi

Energi sejatinya tidak pernah hilang, ia hanya beralih menjadi bentuk energi yang lain atau berpindah ke benda lain. Misalnya kamu menendang bola diam, energi gerak darimu akan berpindah ke bola dan membuat bola bergerak. Hal ini telah ditetapkan dalam Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Bahwa dalam suatu sistem apapun, seperti misalnya memindahkan barang atau memproses sesuatu, total energi selalu tetap, baik saat sebelum ditransfer maupun sesudah. Baik saat sebelum melakukan sesuatu maupun setelahnya. Untuk itu secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

\(𝛴\)\(E_{input}\) = \(𝛴\)\(E_{output}\) 

Atau jumlah energi dari sebuah benda atau sistem sebelum melakukan suatu proses adalah sama dengan jumlah energi keluaran (output) setelah proses yang dilakukan selesai.

Energi Mekanik

Semua benda memiliki energi mekaniknya masing-masing. Energi mekanik merupakan energi total yang dimiliki suatu benda. Energi mekanik dapat berupa satu jenis energi atau jumlah dari beberapa energi sekaligus. Misalnya sepucuk daun yang tengah diam dengan tinggi tertentu dari permukaan tanah, jumlah energi mekaniknya adalah sama dengan besar energi potensialnya.

\(Em=Ep\)

\(Em=mgh\)

Atau jika terdapat sebuah drone yang sedang bergerak pada ketinggian tertentu dari permukaan bumi, maka energi mekanik dari drone tersebut adalah sama dengan besar energi potensialnya ditambah dengan besar energi kinetiknya. Atau dapat dirumuskan sebagai berikut.

\(Em=Ep+Ek\)

\(Em=mgh\)\(+\)1/2\(mV^{2}\)

Energi mekanik ini nilainya bisa berubah-ubah tergantung pergerakan atau posisi benda. Energi juga bisa didapat oleh suatu benda dari benda yang lain. Jadi, energi dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Bentuk atau jenis energinya pun dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.

Contoh Fenomena Kekekalan Energi

Katakanlah terdapat sebuah kipas angin elektrik. Seperti yang kita tahu, kipas angin elektrik mengubah energi listrik menjadi energi gerak sehingga dapat memutar baling-baling kipas. Dalam kasus ini misalnya kipas mendapat pasokan energi input yang berupa energi listrik sebesar 100 Joule. Maka energi keluaran berupa energi gerak yang ia hasilkan juga akan bernilai kurang dari atau sama dengan 100 Joule. Mengapa begitu? Mengapa nilai energi keluaran yang diharapkan tidak bernilai bulat 100 Joule? Sebab setiap terjadi transformasi energi, selalu juga diikuti dengan adanya energi yang terbuang atau wasted energy.

Wasted Energi (Energi yang Terbuang)

Nilai energi keluaran atau energi output selalu sama dengan nilai energi input. Namun, bentuk energi keluaran sebetulnya beragam. Pernahkah kamu memikirkan kenapa benda-benda elektronik jika terlalu lama dipakai suhunya akan naik? Seperti handphone atau televisi akan panas jika terlalu lama dipakai. Itu adalah salah satu bentuk energi buangan atau wasted energy. Energi buangan adalah bentuk energi yang tidak diharapkan muncul tetapi mutlak ada dalam setiap proses transformasi energi. Benda elektronik yang diberi energi input berupa energi listrik akan mengubah energi itu menjadi bentuk energi lain. Kipas akan mengubahnya menjadi energi gerak, televisi akan mengubahnya menjadi energi bunyi dan cahaya. Lampu juga akan mengubahnya menjadi energi cahaya. Namun, terdapat juga energi keluaran yang sebenarnya tidak kita harapkan yakni energi panas. Meski begitu, energi panas ini selalu muncul pada benda-benda elektronik yang kita gunakan tanpa bisa kita hilangkan sepenuhnya.

Lalu bagaimana dengan kepastian berlakunya hukum kekekalan energi?

Ingat yaa, energi buangan termasuk dalam energi keluaran. Jadi misalnya sebuah lampu mendapat energi listrik 100 Joule. Energi keluarannya akan tetap bernilai sama 100 Joule dengan rincian misalnya energi cahaya yang dihasilkan sebesar 80 Joule dan energi buangannya yang berupa energi panas bernilai 20 Joule.

\(𝛴\)\(E_{input}\) = \(𝛴\)\(E_{output}\) 

\(E_{listrik}\) = \(E_{cahaya} + E_{panas}\) 

\(100 Joule=80 Joule+20 Joule\)

\(100 Joule=100 Joule\)

 

Efisiensi Satuan Sistem

Oleh karena nilai energi keluaran yang diharapkan seringkali lebih kecil daripada nilai energi input yang dimasukkan, maka diperlukan suatu besaran yang menyatakan efektivitas suatu sistem atau yang dinamakan efisiensi. Efisiensi menyatakan perbandingan antara total energi keluaran yang diharapkan dengan total energi input dalam rasio pecahan ataupun persen sehingga dapat diketahui lebih awal berapa kiranya energi output yang akan dihasilkan dari energi input dengan jumlah tertentu. Efisiensi dinotasikan sebagai dan dirumuskan sebagai berikut.

\({\eta}\) = \(\frac{total \space energi \space keluaran \space yang \space diharapkan}{total \space energi \space input}\) \(\times\) 100 %

 

Demikian pembahasan kita kali ini tentang hukum kekekalan energi. Ada Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi juga, lho yang bisa kalian kerjakan sebagai latihan. Pengen belajar lebih banyak materi fisika yang belum kamu pahami? Les privat aja! Kamu bisa pesan les privat fisika dari Teman Belajar dan bisa pilih les secara online maupun tatap muka. Yuk, pesan sekarang juga!