Rumus Energi Mekanik dalam Fisika Beserta Contoh Soal

Fadil Rianno

Apr 11, 2022 — 6 min read

Halo, Sobat Zenius! Pada artikel kali ini, gue akan membahas mengenai rumus energi mekanik, pengertian dan contoh soalnya.

Energi mekanik sebenernya sering elo temuin di kehidupan sehari-hari misalnya saat elo memutar kenop pintu, memukul paku dengan palu, mengendarai sepeda hingga berolahraga.

Selain energi mekanik, mungkin elo pernah denger istilah energi potensial dan energi kinetik. Nah, terus apa bedanya dong energi mekanik dengan dua energi yang lain? atau ketiganya punya hubungan istimewa?

Oke, daripada bingung-bingung, kita langsung aja ya ke pembahasan rumus energi mekanik berikut ini.

Pengertian Energi Mekanik

Sebelum gue membahas rumus dan contoh soal energi mekanik, gue akan bahas mengenai pengertiannya dulu nih, biar elo makin ngerti.

Kalo menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) pengertian energi mekanik adalah kekuatan yang mampu menggerakkan atau memindahkan bagian-bagian rangkaian peralatan.

Dengan kata lain energi mekanik yang juga memiliki nama lain energi gerak ini adalah energi yang digunakan suatu benda bergerak berdasarkan posisi dan geraknya.

Energi mekanik terjadi ketika sebuah gaya bekerja pada suatu objek dan objek tersebut menggunakan energi yang ditransfer sebagai gerakan. Jika suatu benda bergerak, maka benda tersebut menggunakan energi mekanik.

Saat kelas 10 elo pasti udah belajar materi tentang energi mekanik. Kalau elo lupa-lupa inget, elo bisa tonton ulang dulu video materi ini.

Nah, di awal artikel gue udah mention dikit mengenai energi kinetik dan potensial. Dan memang kedua energi ini punya hubungan dengan energi mekanik karena energi mekanik merupakan penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial pada suatu benda untuk melakukan usaha.

Ilustrasi terciptanya energi mekanik sebagai gabungan dari energi potensial dan energi kinetik (dok. blog.elevenia)

Rumus Energi Mekanik

Nah, sekarang elo udah tau kan pengertian energi mekanik, selanjutnya adalah bagian mempelajari rumusnya.

Sesuai dengan pengertian energi mekanik di atas, rumus energi mekanik dapat ditulis sebagai berikut:

EM = EP + EK

Keterangan:

EM: energi mekanik
EP: energi potensial
EK: energi kinetik

Nah, kalo misalnya gue ada pertanyaan kayak gini: jelaskan mengenai energi mekanik dan tuliskan persamaan rumusnya!

Gampang, caranya tinggal elo bedah aja rumus energi potensial dan kinetik hingga persamaan matematis untuk menghitung besar energi mekanik adalah sebagai berikut:

Ep = m . g . h

Ek = 1/2 . m . v²

Keterangan:

m: massa (kg)
g: percepatan gravitasi (9,8 m/s²)
h: ketinggian (meter)
v: kecepatan (m/s)

Berarti untuk menghitung energi mekanik adalah..

Em = Ep + Ek
Em = (m . g . h) + ( 1/2 . m . v²)

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimaln persiapanmu sekarang juga!

Jenis-jenis Energi Mekanik

Nah, gimana? gampangkan rumus energi mekanik? Yang penting elo udah paham pengertian dan konsep dari materi fisika yang satu ini.

Selanjutnya gue akan mengajak elo untuk mengenal jenis-jenis energi mekanik, meskipun ada beberapa jenis, tenang aja rumus yang digunakan sebenernya tetap mengacu pada konsep rumus energi mekanik yang awal kita pelajari tadi kok.

Gerak Vertikal

Ilustrasi bentuk enaergi vertikal. (dok. Rumus-rumus)

Pada jenis EM vertikal, dengan ilustrasi seperti gambar di atas, persamaan rumusnya dapat ditulis seperti ini:

EM_AC = EM_BC

~~EK_AC~~ + EP_AC = EK_BC +EP_BC

mgh_AC = 1/2mv_BC + mgh_BC

Keterangan:
m: massa (kg)
g: nilai gravitasi (m/s²)
v: kecepatan (m/s)Untuk penjelasan lebih lengkapnya elo bisa liat video ini.

Pegas

Pada jenis EM pegas, dengan ilustrasi seperti gambar di atas, persamaan rumusnya dapat ditulis seperti ini:

EM₁ = EM₄

~~EK₁~~ + EP₁ = ~~EK₄~~ + EP₄

mgh₁ = mgh₄ + 1/2kx²

mg(h₁-h₄) = 1/2kx²

x² = [2mg(h1-h4)].k^-1

Keterangan:

k: konstanta pegas (N/m)
x: perubahan posisi (m)

Untuk penjelasan lebih lengkapnya elo bisa liat video ini.

Contoh Energi Mekanik dalam Kehidupan Sehari-hari

Seperti yang sempat gue singgung di awal artikel, energi mekanik sering banget kita jumpai di kehidupan sehari-hari.

Karena pengertian dari energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik artinya energi tipe ini terdapat pada benda yang bergerak atau berpotensi untuk bergerak.

Oh iya, energi mekanik punya satu hukum lho namanya Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Dikatakan bahwa energi mekanik suatu benda dalam sistem tertutup tetap konstan jika tidak di bawah pengaruh gaya disipatif (misalnya gesekan, hambatan udara), kecuali gaya gravitasi.

Nah, supaya elo makin sip memahami konsep energi mekanik secara lebih gamblang berikut ini udah gue daftar beberapa contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari:

Bola yang terletak di atas
Mesin listrik
Pembangkit listrik tenaga air
Bola billiard
Mesin uap
Pistol panah mainan
Mesin pembakaran internal
Kincir angin

Contoh Soal Energi Mekanik

Gak afdol rasanya kalo belajar materi fisika apalagi tentang energi mekanik tapi gak ada contoh soalnya.

Oke deh, biar makin sip, gue udah menyiapkan beberapa contoh soal energi mekanik lengkap dengan pembahasannya yang bisa langsung elo simak di bawah ini:

Contoh Soal 1

Suatu bola dengan massa 0,6 kg didorong dari permukaan meja yang tingginya 4 meter dari tanah. Jika kecepatan bola pada saat lepas dari bibir meja 20 m/s, maka EM bola pada saat ketinggian 2 meter dari tanah adalah?

Pembahasan

Diketahui:

m = 0,6 kg
h = 4 m
v = 20 m/s

Ditanya: EM saat h = 2 m?

Jawaban:

EM = EK + EP
EM = 1/2mv² + mg(h₂ – h₁)
EM = 1/2.0,6.400 + 0,6.10.(4-2)
EM = 120 + 12

EM = 132 Joule

Jadi, EM bola pada saat ketinggian 2 meter adalah 132 Joule.

Contoh Soal 2

Besar energi mekanik pada benda yang jatuh bebas adalah 168 Joule. Besar energi kinetik saat energi potensialnya 68 Joule adalah…

Pembahasan

Diketahui:

EM = 168 Joule
EP = 68 Joule

Ditanya: EK?

Jawaban:

EM = EP + EK
168 = 68 + EK
EK = 168-68
EK = 100 Joule

Jadi, besar energi kinetik saat energi potensialnya 68 Joule, adalah 100 Joule.

Contoh Soal 3

Bola dengan massa 100 gram dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 40 m/s, tentukan EP, EK, dan EM saat berada:

a. pada ketinggian 10 m

b. di puncak lintasan (titik tertinggi)

Pembahasan

Diketahui:

m = 100 gram = 0.1 kg
v = 40 m/s

Ditanya:

a. EP, EK, EM saat h = 10 m

b. EP, EK, EM saat h_max

Jawaban:

a. saat h = 10 m

EP = mgh
EP = 0.1.10.10
EP = 10 Joule

EK = 1/2.m.v²
EK = 1/2.0.1.40²
EK = 80 Joule

EM = EP + EK
EM = 10 + 80
EM = 90 Joule

Jadi, EP, EK, dan EM bola pada ketinggian 10 m secara berurutan adalah 10, 80, dan 90 Joule.

b. saat h_max

h_max = v₀²/2g
h_max = 40²/2.10
h_max = 1600/20
h_max = 80 m

Pada h_max, v = 0 m/s

EP = mg( h_max + h)
EP = 0,1.10(80+10)
EP = 90 Joule
EK = 1/2mv²
EK = 1/2.0,1.0²
EK = 0 Joule

EM = EP + EK
EM = 90 + 0
EM = 90 Joule

Jadi, EP, EK, dan EM bola saat ketinggian maksimum secara berurutan adalah 90, 0, dan 90 Joule.

Oke, sekian pembahasan gue mengenai rumus energi mekanik, pengertian dan juga contoh-contoh soalnya.

Gue harap elo udah ahli dalam menyelesaikan soal-soal terkait energi mekanik ini ya. Sampai ketemu di artikel selanjutnya, ya!

Oh iya, selain materi rumus energi mekanik, pengertian dan contoh soalnya. Elo juga bisa belajar materi Fisika lainnya tentang energi lho. Penasaran? Langsung klik banner di bawah ini ya!

Pelajari materi Fisika di video materi belajar Zenius

Fisika doang nih? Materi lain?
Eits, tenang aja, Zenius juga punya berbagai pilihan paket belajar asik yang kita sesuaikan dengan kebutuhan elo. Coba aja klik banner di bawah ini!