Apa itu Energi Potensial? Ini Pengertian, Ciri, Jenis, dan Contohnya

PARBOABOA – Energi potensial merupakan salah satu bentuk energi yang dimiliki oleh suatu benda berdasarkan posisinya terhadap benda lain atau terhadap medan gaya tertentu.

Energi ini dapat diubah menjadi energi kinetik atau bentuk energi lainnya ketika benda tersebut mengalami perubahan posisi atau kondisi.

Energi tersebut turut berperan dalam beberapa aspek kehidupan sehari-hari, menunjukkan berbagai situasi di mana benda atau sistem menyimpan potensi untuk melakukan kerja.

Untuk memahami secara mendalam tentang pengertian energi diam dan beragam jenisnya, berikut ini Parboaboa akan menyajikan informasinya untuk kamu. Simak informasinya sampai habis, ya.

Pengertian Energi Potensial?

Dikutip dari Buku Seri Sains: Energi yang ditulis oleh Taufik Hidayat. S.T. (2020), energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena dihasilkan oleh tempat atau posisinya.

Energi ini juga sering disebut sebagai energi diam, karena benda bisa memiliki energi walaupun tidak bergerak. Ketika benda bergerak, energi tersebut bisa berubah menjadi energi gerak.

Energi diam suatu benda dipengaruhi oleh tempatnya. Semakin tinggi posisinya, energinya akan semakin besar.  Selain itu, gravitasi dan berat benda juga turut memengaruhi besarnya energi.

Salah satu contoh energi ini adalah air terjun yang mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah.

Saat air mengalir ke bawah, energi gravitasi yang dimilikinya berubah menjadi energi kinetik, menciptakan keindahan air terjun yang mengalir.

Ciri-ciri Energi Potensial

Adapun ciri-ciri energi diam adalah sebagai berikut:

• Setiap objek yang punya energi diam gravitasi bisa melakukan usaha atau kerja saat bergerak menuju tanah.
• Energi ini dipengaruhi oleh seberapa cepat gravitasi bumi menarik objek dan seberapa tinggi objek itu di atas tanah.
• Semakin tinggi dan semakin berat objek, maka energinya akan semakin besar.
• Ketika objek berada di permukaan tanah, maka energinya menjadi nol.
• Objek memiliki energi diam karena dihubungkan dengan seberapa tinggi atau rendahnya posisinya terhadap permukaan bumi.

Jenis-jenis Energi Potensial

Dilansir dari Buku Medan Elektromagnetik yang ditulis oleh Dr. Indri Dayana, M. (2023), berikut adalah jenis-jenis dan rumus energi potensial, diantaranya:

1. Energi Potensial Gravitasi

Energi diam gravitasi adalah bentuk energi diam yang dimiliki oleh suatu benda karena posisinya relatif terhadap suatu titik referensi dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi.

Contohnya adalah  bola yang sedang dilemparkan oleh badut, pasti akan jatuh ke tanah, tidak akan melayang di udara.

Rumus:

Ep = m.g.h

Keterangan:

Ep: energi potensial (Joule)

m: massa benda (kg)

g: gravitasi bumi (m/s2)

h: ketinggian suatu benda (m)

2. Energi Potensial Listrik

Energi diam listrik adalah bentuk energi diam yang dimiliki oleh muatan listrik dalam suatu medan listrik.

Ketika muatan listrik bergerak dalam medan listrik, maka medan tersebut akan bekerja terhadap muatan dan menyimpan energi dalam muatan tersebut.  

Contoh energi potensial ini adalah barang elektronik seperti laptop, telepon seluler, atau komputer mengandalkan energi listrik dari baterai atau sumber daya listrik eksternal untuk beroperasi.

Rumus:

Ep= k. (Q.q/r)

Keterangan:

Ep: energi potensial (Joule)

k: Konstanta Coulomb (9x10^9 N.m2/C2)

Q: muatan sumber atau muatan listrik yang menimbulkan medan listrik (Coulomb)

q: muatan uji atau muatan listrik yang mengalami perpindahan dalan medan listrik (Coulomb)

r: jarak muatan dari q ke Q (m)

3. Energi Potensial Elastis

Energi diam elastis atau energi pegas adalah energi yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan benda elastis, seperti pegas.  

Salah satu contohnya pada tali busur yang ditarik. Ketika seorang pemanah menarik tali busur, usaha yang dilakukannya menyebabkan tali busur menyimpan energi.

Saat tali busur dan anak panah dilepaskan, energi ini berubah menjadi energi kinetik, membuat anak panah bergerak.

Umumnya, energi ini dimiliki oleh benda-benda yang dapat mengalami deformasi elastis, seperti karet, bola karet, dan pegas.

Konsep ini juga dapat ditemui pada banyak perangkat dan aplikasi sehari-hari, seperti mainan karet yang dapat ditarik dan dilepaskan atau peralatan mekanis yang menggunakan pegas untuk menyimpan dan melepaskan energi.

Rumus:

Ep = ½ k . x2

Keterangan:

Ep: energi potensial (Joule)

k: Konstanta Coulomb (9x10^9 N.m2/C2)

x: perbuahan posisi (m)

Contoh Soal Energi Potensial

Soal 1

Seorang pendaki membawa beban ransel dengan massa 3 kg. Jika pendaki tersebut mendaki gunung setinggi 800 meter di atas permukaan laut dan gravitasi bumi di tempat tersebut adalah 9,8 m/s2. Tentukanlah energi diam gravitasi yang dimiliki oleh ransel pendaki.

Jawaban:

Diketahui

m = 3 kg (massa ransel)

g = 9,8 m/s 2 (gravitasi bumi di tempat itu)

h = 800 m (ketinggian dari permukaan laut)

Rumus

Ep = m.g.h

Subsitusi nilai:

Ep = (3 kg). (9,8m/s2) . (800m)

Ep = 23,520 Joule

Soal 2

Diketahui 2 buah muatan, A dan B, terpisah 3 meter satu sama lain. Muatan A memiliki q sebesar +11 μC dan muatan B memiliki q sebesar -5 μC.

Berapakah perubahan energi  diam yang terjadi ketika muatan B bergerak ke muatan A?

Jawaban:

Diketahui,

r = 3 m

Q = 11 x 10^-6 C

q = 5 x 10^-6 C

k = 9 x 10^9 N.m²/C²

Penyelesaian:

Rumus

Ep = k x (Q x q / r)

Ep = 9 x 10^9 x (11 x 10^-6 x 5 x 10^-6) / 3

Ep = 495 x 10^-3 / 3

Ep = 165 x 10^-3 Joule

Jadi, energi diam listrik yang terjadi ketika muatan B bergerak ke muatan A adalah sebesar 0,165 Joule.

Soal 3

Sebuah pegas memiliki konstanta K=150 N/m. Pegas tersebt ditarik ke bawa sehingga panjangnya bertambah 0,25 m. Hitulang energi potensia elastis yang dimiliki oleh pegas tersebut.

Jawaban:

Diketahui:

k= 150 N/m (konstanta pegas)

x= 0, 25 m (perubahan panjang pegas)

Rumus

Ep = ½ k . x2

Substitusi nilai:

Ep=1/2 x150 x (0,25)2

Ep= 1/2 x 150 x 0, 0625

Ep= 4, 6875 Joule

Demikianlah penjelasan tentang energi potensial sebagai salah satu konsep penting dalam ilmu fisika.

Melalui ciri, jenis, dan contoh-contoh yang telah dijelaskan, kita dapat merasakan keberagaman dan kompleksitas energi tersebut dalam berbagai konteks. Semoga bermanfaat.