Energi kinetik: pengertian, jenis dan hubungannya dengan usaha

Tentunya Anda pernah belajar di institut energi kinetik dalam mata pelajaran fisika. Jika belum, Anda mungkin pernah mendengarnya di beberapa penelitian ilmiah atau di media. Dan itu adalah energi yang sangat penting untuk mempelajari pergerakan benda. Namun, masih banyak orang yang belum memahami apa sebenarnya yang dimaksud dengan energi kinetik, cara kerjanya, dan cara mengukurnya.

Pada artikel ini kami akan menawarkan a panduan lengkap tentang energi kinetik, pelajari pengertian, kegunaan, jenis dan cara menghitungnya. Selain itu, kami akan memberikan contoh berguna dan mengulas konsep terkait jenis energi lain, sehingga Anda memahami sepenuhnya pentingnya energi kinetik dalam fisika dan kehidupan sehari-hari.

Apakah Anda ingin mengetahui segalanya tentang energi kinetik? Anda hanya perlu terus membaca untuk mengetahuinya 

Apa definisi energi kinetik?

Ketika berbicara tentang energi kinetik, sebagian orang mengira energi kinetik mengacu pada beberapa jenis energi yang digunakan untuk menghasilkan listrik atau sumber daya serupa. Namun, energi kinetik hanyalah energinya energi yang dimiliki suatu benda karena geraknya. Secara sederhana kita dapat mengatakan bahwa setiap benda yang bergerak mempunyai energi kinetik.

Agar suatu benda yang diam dapat bergerak, diperlukan suatu gaya yang diberikan padanya. Saat gaya tersebut diterapkan, benda mengatasi gaya hambatan (seperti gesekan tanah atau udara) dan mulai bergerak. Selama proses ini, energi yang berhubungan dengan benda bergerak inilah yang kita sebut energi kinetik.

Oleh karena itu, Energi kinetik bergantung pada dua faktor utama: massa benda dan kecepatannya. Semakin besar massa dan kecepatan maka semakin besar pula energi kinetik yang dimiliki benda tersebut. Peningkatan kecepatan menyebabkan peningkatan energi yang signifikan, karena energi bergantung pada kecepatan secara kuadrat.

Energi ini dapat ditransfer dari satu benda ke benda lainnya. Misalnya pada saat terjadi tumbukan, sebagian energi kinetik benda yang terkena tumbukan berpindah ke benda yang terkena tumbukan.

Hubungan antara energi kinetik dan usaha

Energi kinetik erat kaitannya dengan konsep usaha dalam fisika. Dia bekerja dilakukan pada suatu benda untuk mengubah kecepatannya itulah yang memberikan energi kinetiknya. Usaha ini didefinisikan sebagai hasil kali gaya yang diterapkan pada benda dan jarak yang ditempuh akibat gaya tersebut.

Persamaan kerjanya adalah:

W = F · d · cos(θ)

Sini, W apakah pekerjaannya sudah selesai, F adalah besarnya gaya yang diterapkan, d adalah jarak yang ditempuh, dan θ adalah sudut antara gaya dan perpindahan.

Kita dapat menganggap energi kinetik sebagai usaha yang diperlukan untuk membawa suatu benda dari keadaan diam ke kecepatannya saat ini.

Jenis energi kinetik

Ada dua jenis utama energi kinetik, bergantung pada jenis gerakan yang dijelaskan oleh benda:

• Energi kinetik translasi: Terjadi bila suatu benda bergerak sepanjang lintasan lurus. Misalnya, ketika sebuah mobil melaju di jalan lurus, ia mempunyai energi kinetik translasi.
• Energi kinetik rotasi: Muncul ketika suatu benda berputar pada porosnya sendiri. Contoh paling jelas adalah roda yang berputar, atau bilah kipas yang bergerak.

Selain jenis-jenis tersebut, energi kinetik juga dapat terwujud pada tingkatan lain. Misalnya, pada tingkat mikroskopis, pergerakan atom dalam zat padat menghasilkan a energi kinetik termal, yang bertanggung jawab atas panas. Elektron yang bergerak dalam suatu rangkaian juga menghasilkan energi kinetik listrik.

Bagaimana energi kinetik dihitung?

Menghitung energi kinetik suatu benda relatif sederhana jika Anda mengetahui massa dan kecepatannya. Rumus umum dari Energi kinetik diberikan oleh:

Untuk lebih memahami persamaan ini, ada gunanya menjelaskan istilah-istilah:

• E_c: Mewakili energi kinetik, diukur dalam joule (J).
• m: Merupakan massa suatu benda, diukur dalam kilogram (kg).
• v: Sesuai dengan kecepatan benda, diukur dalam meter per detik (m/s).

Seperti yang Anda lihat, energi kinetik sebanding dengan massa, tetapi bergantung pada kuadrat kecepatan, yang berarti menggandakan kecepatan suatu benda akan melipatgandakan energi kinetiknya.

Selanjutnya energi kinetik suatu benda selalu bisa positif atau minimal sama dengan nol jika benda tersebut diam.

Percepatan dan gesekan dalam energi kinetik

energi kinetik Ia tidak bertindak dengan sendirinya di alam semesta. Hal ini sering dipengaruhi oleh kekuatan lain, terutama kekuatan gaya gesekan dan akselerasi.

Ketika kita menerapkan gaya pada suatu benda, benda itu mulai mengalami percepatan. Saat kecepatan Anda meningkat, energi kinetik Anda juga meningkat. Namun, jika kita berhenti menerapkan gaya, faktor lain, seperti gesekan udara atau kontak dengan tanah, akan mulai memperlambat kecepatan benda. Proses ini mengurangi energi kinetiknya hingga akhirnya benda tersebut berhenti.

Oleh karena itu, pengetahuan tentang gaya gesekan sangat penting untuk memahami perilaku benda bergerak. Misalnya, saat mengendarai mobil, energi kinetik roda terus-menerus berinteraksi dengan tanah, yang menentukan besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk menjaga mobil tetap bergerak.

Rumus energi kinetik: penerapan dalam mekanika klasik dan relativistik

Dalam mekanika klasik, kecepatannya jauh di bawah kecepatan cahaya. Dalam hal ini rumusnya E_c = ½ mv² Ini sangat valid untuk menghitung energi kinetik suatu benda.

Namun, dalam mekanika relativistik, dampak dari hal tersebut perlu diperhitungkan Teori relativitas khusus Einstein, ketika benda bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya. Dalam situasi ini, bentuk klasik rumusnya tidak eksak, dan digunakan versi yang lebih kompleks yang berasal dari persamaan Einstein yang terkenal. E=m².

Contoh energi kinetik

• Bola yang dilempar: Saat Anda melempar bola, Anda memberinya energi kinetik. Besarnya energi tergantung pada kecepatan bola dan massanya.
• Mobil yang bergerak: Sebuah mobil yang beredar mempunyai energi kinetik yang bergantung pada massa dan kecepatannya. Saat pengereman, energi kinetik hilang, terutama melalui gesekan rem dan ban dengan tanah.
• Roller coaster: Saat menaiki roller coaster, mobil menyimpan energi potensial, yang diubah menjadi energi kinetik saat mobil bergerak menuruni lereng.
• batu jatuh: Sebuah benda yang jatuh dari ketinggian tertentu memperoleh energi kinetik seiring dengan percepatannya. Jenis gerak kumulatif ini digunakan dalam berbagai eksperimen fisika dan contoh dunia nyata.

Energi kinetik memainkan peran penting dalam berbagai situasi sehari-hari dan sangat penting untuk memahami bagaimana benda bergerak berinteraksi di dunia kita. Dari pergerakan bola yang paling sederhana hingga studi tentang elektron dalam fisika kuantum, semuanya dihubungkan oleh hukum yang mengatur bentuk energi ini.