Energi Potensial
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| potential energy/pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | energi potensial |
| gravitational potential energy/ˌɡrævɪˈteɪʃənl pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | energi potensial gravitasi |
| elastic potential energy/ɪˈlæstɪk pəˈtenʃl ˈenədʒi/ | energi potensial elastis |
| conservative force/kənˈsɜːvətɪv fɔːs/ | gaya konservatif |
| stable equilibrium/ˈsteɪbl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | keseimbangan stabil |
| unstable equilibrium/ʌnˈsteɪbl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | keseimbangan tidak stabil |
Energi yang menunggu untuk terjadi
- Angkat buku ke rak dan ia hanya duduk di sana -- tetapi sekarang menyimpan energi tersembunyi.
- Dorong sedikit agar jatuh, dan energi tersimpan itu berubah menjadi gerak saat turun.
- Energi yang terkait dengan posisi disebut energi potensial.
- Itu adalah baterai isi ulang alam semesta.
Energi potensial
- Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam susunan sistem, bukan geraknya.
- Ia bergantung semata-mata pada di mana benda-benda berada.
- Dua jenis umum menggerakkan sebagian besar mekanika.
Gravitasi dan elastisitas
- Energi potensial gravitasi dekat permukaan bumi: $U_g = mgy$ -- angkat lebih tinggi, simpan lebih banyak.
- Energi potensial elastis dalam pegas: $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$ -- regangkan lebih jauh, simpan lebih banyak.
- Lepaskan salah satunya dan akan berubah menjadi energi kinetik.
Angkat buku $2\ \text{kg}$ setinggi $1.5\ \text{m}$ ($g = 9.8$). Berapa banyak energi potensial gravitasi yang tersimpan (dalam J)?
$U_g = mgy = 2 \times 9.8 \times 1.5 = 29.4\ \text{J}$.
Pegas ($k = 200\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$) dimampatkan $0.10\ \text{m}$. Energi potensial elastis yang tersimpan (dalam J)?
$U_s = \tfrac{1}{2}kx^2 = \tfrac{1}{2}(200)(0.10)^2 = 1\ \text{J}$.
Pilih semua bentuk energi potensial yang dibahas di sini.
Gravitasi dan elastis adalah energi dari gaya konservatif. Tidak ada energi potensial gesekan.
Gaya adalah kemiringan energi
- Gaya konservatif (gravitasi, pegas) adalah kemiringan negatif dari energi potensialnya:
- Bukit energi curam → gaya kuat. Datar → tidak ada gaya.
- Ini mengubah grafik energi menjadi peta gaya.
Energi potensial gravitasi
Di dekat permukaan, energi potensial gravitasi berbanding lurus dengan ketinggian.
Gaya gesek memiliki energi potensial yang terkait, sama seperti gaya gravitasi.
Hanya gaya konservatif yang memiliki energi potensial. Gaya gesek menghamburkan energi menjadi panas -- tidak dapat disimpan.
Gaya konservatif sama dengan ____ kemiringan dari energi potensialnya, $F_x = -dU/dx$.
$F_x = -dU/dx$ -- gaya tersebut menunjuk "turun" pada grafik energi.
Membaca grafik energi potensial
- Pada grafik $U$-terhadap-posisi, lembah adalah titik kesetimbangan stabil (dorongan kecil akan mengembalikannya).
- Puncak bukit adalah kesetimbangan tidak stabil (dorongan kecil akan menjauhkan darinya).
- Benda bergerak cepat menuruni bukit pada grafik dan melambat saat naik naik.
Pada grafik energi potensial, lembah (minimum lokal) adalah titik...
Di sebuah lembah, dorongan kecil akan mengembalikan benda ke posisi semula -- keseimbangan stabil. Puncak bukit bersifat tidak stabil.
Untuk pegas, $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$.
- Gayanya adalah $F_x = -\dfrac{dU}{dx} = -kx$ -- hukum Hooke muncul langsung dari turunan.
- Grafik dari $U_s$ adalah parabola dengan minimum di $x = 0$ -- kesetimbangan stabil.
Hanya gaya konservatif yang memiliki energi potensial. Gesekan tidak -- energi yang dicabutnya berubah menjadi panas dan tidak dapat "disimpan" atau dikembalikan. Jadi tidak ada "energi potensial gesekan."
Energi potensial disimpan oleh posisi: gravitasi $U_g = mgy$ dan elastis $U_s = \tfrac{1}{2}kx^2$. Gaya konservatif adalah kemiringan negatif dari energinya, $F_x = -dU/dx$. Pada grafik $U$, lembah adalah kesetimbangan stabil, puncak bukit tidak stabil.