Kotak yang diangkat 10 m
plain
m = 2 kg, h = 10 m, g = 9,81 m/s²PE = m · g · h = 2 · 9,81 · 10 = 196,2 J. Semuanya sudah dalam SI, jadi tidak ada yang perlu dikonversi. Kalkulator juga menampilkannya sebagai 0,1962 kJ.
Kalkulator energi potensial
Energi potensial gravitasi, mgh, dan energi yang tersimpan di pegas.
Terakhir diperbarui
Ingin mengerjakan soal ini tanpa kalkulator?
Kursus fisika Coddy mengajarkan metodenya: kamu mengerjakan setiap soal langkah demi langkah di papan interaktif, dan papan itu memberi tahu langkah mana yang keliru.
Rumus energi potensial, dan apa artinya
Energi potensial adalah energi yang tersimpan karena posisi. Angkat sebuah benda dan kamu menyimpan energi yang akan dilepaskannya saat jatuh: PE = mgh, dengan m massa, g kuat medan gravitasi (9,81 m/s² di dekat permukaan Bumi), dan h ketinggian. Kotak 2 kg yang diangkat 10 m menyimpan 2 · 9,81 · 10 = 196,2 J.
Ketinggian h diukur dari bidang acuan yang kamu pilih: lantai, tanah, atau dasar bukit. Hanya selisih ketinggian yang berpengaruh, jadi pilih bidang yang membuat soalnya mudah. Di bawah bidang itu h bernilai negatif, begitu juga PE. Pegas yang diregangkan atau ditekan juga menyimpan energi, dengan rumus yang berbeda: PE = ½kx², dengan k konstanta pegas dan x pertambahan panjangnya.
Kalkulator ini punya satu tab untuk masing-masing. Di tab gravitasi, isi tiga nilai mana pun dari PE, m, g, dan h, lalu kalkulator mencari yang keempat; g diisi 9,81 m/s², dan bisa kamu ubah untuk Bulan atau untuk soal yang memakai 9,8. Di tab pegas, berikan dua dari PE, k, dan x. Ketinggian dalam cm, ft, atau km dan energi dalam kJ atau kkal dikonversi ke SI lebih dulu, sebagai langkah tersendiri.
Yang perlu diperhatikan
- PE = mgh menghasilkan joule hanya kalau massa dalam kilogram, g dalam m/s², dan ketinggian dalam meter. 1 J sama dengan 1 kg·m²/s².
- Energi potensial gravitasi bertambah sebanding dengan setiap nilainya: gandakan ketinggian, atau massanya, dan energinya menjadi dua kali lipat.
- Ketinggiannya diukur dari bidang acuan yang kamu pilih. Ubah bidang acuannya dan setiap PE berubah sebesar nilai yang sama, jadi energi yang bertambah atau berkurang antara dua titik tetap sama.
- Energi potensial pegas, ½kx², bertambah sebanding dengan kuadrat pertambahan panjang: regangkan pegas dua kali lebih jauh dan energinya empat kali lipat.
- Mencari pertambahan panjang berarti memakai akar kuadrat, x = √(2PE/k). Hasilnya besar regangan, dan pegas yang ditekan sejauh yang sama menyimpan energi yang sama.
- Saat benda jatuh, energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik. Kalau hambatan udara diabaikan, mgh di puncak sama dengan ½mv² di bawah.
Cara menghitung energi potensial
Ubah massa ke kilogram
Gram dibagi 1000, pon dikali 0,4536. Buku 500 g sama dengan 0,5 kg.
Ukur ketinggian dari bidang acuan, dalam meter
Sentimeter dibagi 100, feet dikali 0,3048. Rak setinggi 150 cm dari lantai berada di h = 1,5 m.
Kalikan m, g, dan h
PE = m · g · h dengan g = 9,81 m/s² di Bumi. Buku di rak itu menyimpan 0,5 · 9,81 · 1,5 = 7,36 J.
Untuk pegas, kuadratkan pertambahan panjangnya, lalu bagi dua
PE = ½ · k · x², dengan x dalam meter. Pegas 200 N/m yang diregangkan 5 cm menyimpan ½ · 200 · 0,05² = 0,25 J.
Energi potensial benda sehari-hari
Nilai dari PE = mgh dengan g = 9,81 m/s², dan dari PE = ½kx² untuk pegas. Setiap ketinggian diukur dari lantai atau tanah di bawahnya.
| Situasi | Nilai | Energi potensial |
|---|---|---|
| Apel di dahan yang tinggi | 0,1 kg, 2 m di atas tanah | 1,96 J |
| Buku di rak 1 m | 1 kg, 1 m di atas lantai | 9,81 J |
| Orang di lantai dua | 70 kg, 3 m di atas lantai | 2060 J |
| Pendaki di atas bukit | 80 kg, 500 m lebih tinggi | 392 kJ |
| 1 m³ air di balik bendungan | 1000 kg, 100 m lebih tinggi | 981 kJ |
| Pegas laboratorium | k = 200 N/m, x = 5 cm | 0,25 J |
| Pegas yang kaku | k = 5000 N/m, x = 30 cm | 225 J |
Contoh soal dan pembahasan
Ketinggian dari energi
plain
PE = 1000 J, m = 50 kg, g = 9,81 m/s²Susun ulang untuk h: h = PE / (m · g) = 1000 / (50 · 9,81) = 1000 / 490,5 = 2,04 m. Kosongkan kotak ketinggian dan kalkulator menghitungnya dengan cara ini.
Pegas yang diregangkan 5 cm
plain
k = 200 N/m, x = 5 cmKonversi pertambahan panjangnya dulu: 5 cm = 0,05 m. Lalu PE = ½ · 200 · 0,05² = ½ · 200 · 0,0025 = 0,25 J. Memakai 5, bukan 0,05, akan menghasilkan 2500 J, sepuluh ribu kali terlalu besar.
Kotak yang sama di Bulan
plain
m = 2 kg, h = 10 m, g = 1,62 m/s²Ubah kotak g menjadi 1,62. PE = 2 · 1,62 · 10 = 32,4 J, sekitar seperenam dari 196,2 J yang disimpannya di Bumi, karena gravitasi Bulan sekitar seperenam gravitasi Bumi.
Seberapa jauh pegas diregangkan
plain
PE = 4 J, k = 500 N/mSusun ulang untuk x: x = √(2PE/k) = √(2 · 4 / 500) = √0,016 = 0,126 m, sekitar 12,6 cm. Penekanan sejauh 12,6 cm yang sama akan menyimpan 4 J yang sama.
Kesalahan umum
- Memakai sentimeter atau feet untuk ketinggian. Ubah ke meter dulu: 150 cm sama dengan 1,5 m, dan memakai 150 membuat jawabannya seratus kali terlalu besar.
- Memakai gram, bukan kilogram. 500 g sama dengan 0,5 kg; memakai 500 membuat jawabannya seribu kali terlalu besar.
- Mengukur ketinggian dari tempat yang salah. h adalah ketinggian di atas bidang acuan yang kamu pilih; untuk benda jatuh, pakai tinggi jatuhnya, bukan tinggi gedung di atas permukaan laut.
- Lupa g. PE = mh bukan energi; kalikan dengan 9,81 m/s², atau dengan g yang diberikan soal.
- Melewatkan ½ atau kuadrat di rumus pegas. Energi potensial pegas adalah ½kx², bukan kx dan bukan kx².
- Memakai panjang total pegas sebagai x. x adalah perubahan panjang dari panjang aslinya saat tidak diregangkan.
FAQ rumus energi potensial
Apa rumus energi potensial?
Energi potensial gravitasi adalah PE = mgh: massa dalam kilogram, g = 9,81 m/s² di Bumi, ketinggian dalam meter, energi dalam joule. Energi yang tersimpan dalam pegas adalah PE = ½kx², dengan konstanta pegas k dalam N/m dan pertambahan panjang x dalam meter.
Bagaimana mencari ketinggian dari energi potensial?
Susun ulang rumusnya: h = PE / (mg). Bagi energinya dengan massa dikali g. 1000 J pada benda 50 kg menghasilkan 1000 / (50 · 9,81) = 2,04 m.
Bagaimana mencari massa dari energi potensial?
Susun ulang untuk m: m = PE / (gh). Benda yang menyimpan 588,6 J pada ketinggian 3 m punya massa 588,6 / (9,81 · 3) = 20 kg.
Apa bidang acuan untuk ketinggian?
Bidang mana pun yang kamu pilih, biasanya lantai, tanah, atau titik terendah dalam soal. Hanya perubahan ketinggian yang menentukan berapa energi yang bertambah atau dilepaskan, jadi pilihan itu tidak pernah mengubah jawabannya.
Apakah energi potensial bisa negatif?
Energi potensial gravitasi bisa: benda di bawah bidang acuan punya h negatif, jadi mgh negatif. Kalkulator menerima ketinggian negatif. Energi potensial pegas, ½kx², tidak pernah negatif.
Sebaiknya pakai g = 9,81 atau 9,8?
Pakai yang dipakai di kelasmu atau buku pelajaranmu. Kalkulator mengisi g dengan 9,81 m/s², dan kamu bisa mengetik 9,8, 10, atau 1,62 untuk Bulan di kotak g.
Apa itu energi potensial pegas?
Energi yang tersimpan dalam sesuatu yang diregangkan atau ditekan, seperti pegas atau karet gelang. Untuk pegas yang memenuhi hukum Hooke nilainya ½kx², dengan k menyatakan kekakuan pegas dan x seberapa jauh pegas diregangkan atau ditekan.
Apa bedanya energi potensial dan energi kinetik?
Energi potensial adalah energi yang tersimpan karena posisi, mgh. Energi kinetik adalah energi gerak, ½mv². Bola yang dijatuhkan mengubah yang satu menjadi yang lain: di puncak semuanya energi potensial, sesaat sebelum mendarat hampir semuanya energi kinetik.
