A energi potensial elastis itu semacam energi potensial terkait dengan sifat elastis bahan, yang kompresi atau elastisitasnya mampu menghasilkan gerakan benda. Satuan ukurannya adalah Joule, dan dapat dihitung dengan hasil kali antara konstanta elastis dan kuadrat dari deformasi yang dialami benda elastis, dibagi dua.
Tahu lebih banyak: Energi potensial listrik — suatu bentuk energi potensial yang memerlukan interaksi muatan listrik
Ringkasan energi potensial elastis
A energi Potensi elastis adalah bentuk energi potensial yang terkait dengan deformasi dan pemanjangan benda elastis.
Rumus perhitungannya adalah sebagai berikut:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
Itu juga dapat dihitung dengan rumus yang menghubungkan energi potensial elastis dengan gaya elastis:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
Pada fisik, energi selalu kekal, tidak pernah dibangkitkan atau dimusnahkan.
Dimungkinkan untuk mengubah energi potensial elastis menjadi energi potensial gravitasi dan/atau energi kinetik.
Energi potensial elastis berubah menjadi energi kinetik lebih lambat daripada energi potensial gravitasi.
Energi potensial gravitasi terkait dengan variasi ketinggian benda yang terletak di suatu wilayah dengan medan gravitasi.
Apa itu energi potensial elastis?
Energi potensial elastis adalah satu kuantitas fisik penskalaan terkait dengan aksi yang dihasilkan oleh bahan elastis atau fleksibel pada tubuh lain. Contoh bahan elastis atau fleksibel adalah pegas, karet, elastis. Ini adalah salah satu bentuk energi potensial, seperti halnya energi potensial gravitasi.
Menurut Sistem Satuan Internasional (SI), Satuan ukurannya adalah Joule., diwakili oleh surat itu J.
Dia adalah berbanding lurus dengan konstanta elastis dan deformasi yang dialami benda elastis, oleh karena itu, ketika mereka meningkat, energi potensial elastis juga meningkat.
Rumus energi potensial elastis
→ Energi potensial elastis
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}\) → energi potensial elastis, diukur dalam Joule \([J]\).
k → konstanta elastis, diukur dalam Newton per meter \([N/m]\).
X → deformasi objek, diukur dalam meter\([M]\).
Contoh:
Tentukan energi potensial elastis pada pegas yang ditarik sejauh 0,5 m dengan mengetahui bahwa konstanta pegasnya adalah 200 N/m.
Resolusi:
Kami akan menghitung energi potensial elastis menggunakan rumusnya:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0,5^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0,25}2\)
\(E_{pel}=25\ J\)
Energi potensial elastis adalah 25 Joule.
→ Energi potensial elastis berhubungan dengan gaya elastis
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}\) → energi potensial elastis, diukur dalam Joule \([J]\).
\(Empedu}\) → gaya elastis, yaitu gaya yang diberikan oleh pegas, diukur dalam Newton \([N]\).
X → deformasi objek, diukur dalam meter \([M]\).
Contoh:
Berapakah energi potensial elastis pada pegas yang ditarik sejauh 2,0 cm ketika dikenai gaya 100 N?
Resolusi:
Pertama kita akan mengubah deformasi dari sentimeter ke meter:
20 cm = 0,2 m
Kemudian kita akan menghitung energi potensial elastis dengan rumus yang menghubungkannya kekuatan elastis:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}=\frac{100\cdot0,2}2\)
\(E_{pel}=10\ J\)
Energi potensial elastis adalah 10 Joule.
Aplikasi energi potensial elastis
Aplikasi energi potensial elastis terutama merujuk pada transformasinya menjadi bentuk energi lain atau penyimpanan energi kinetik. Di bawah ini kita akan melihat beberapa contoh penerapannya sehari-hari.
Bemper mobil dirancang untuk berubah bentuk saat mengalami benturan, menyimpan energi kinetik dalam jumlah maksimum dan mengubahnya menjadi energi potensial elastis.
Di trampolin, kita mengalami deformasi pegas dan bahan elastis, yang menyebabkan energi potensial elastis yang nantinya akan diubah menjadi energi kinetik dan energi potensial gravitasi.
Beberapa sepatu kets memiliki pegas yang mengurangi dampak yang diderita oleh gerakan, di mana energi kinetik diubah menjadi energi potensial elastis.
Transformasi energi potensial elastis
Energi potensial elastis mematuhi prinsip kekekalan energi, di mana energi selalu kekal dan tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Karena ini, dia dapat diubah menjadi bentuk energi lain, seperti energi kinetik dan/atau energi potensial gravitasi.
Seperti yang dapat kita lihat pada gambar di bawah, pegas awalnya dikompresi, tetapi ketika dilepaskan memperoleh gerakan karena transformasi energi potensial elastis menjadi energi kinetik.
Baca juga: Kekekalan muatan listrik — ketidakmungkinan menciptakan atau menghancurkan muatan
Keuntungan dan kerugian dari energi potensial elastis
Energi potensial elastis memiliki keuntungan dan kerugian sebagai berikut:
Keuntungan: mengurangi dampak yang disebabkan oleh gerakan.
Kerugian: mengubah energi secara perlahan dibandingkan dengan energi potensial gravitasi.
Perbedaan antara energi potensial elastis dan energi potensial gravitasi
Energi potensial elastis dan energi potensial gravitasi adalah bentuk energi potensial yang terkait dengan berbagai aspek.
Energi potensial elastis: terkait dengan aksi pegas dan benda elastis pada benda.
Energi potensial gravitasi: terkait dengan variasi ketinggian benda yang berada di suatu wilayah dengan medan gravitasi.
Latihan soal energi potensial elastis
pertanyaan 1
(Enem) Mobil mainan bisa dari beberapa jenis. Diantaranya ada yang bertenaga tali, di mana pegas di dalamnya dikompresi saat anak menarik kereta dorong ke belakang. Saat dilepas, gerobak mulai bergerak sedangkan pegas kembali ke bentuk semula. Proses konversi energi yang terjadi di gerobak yang dijelaskan juga diverifikasi di:
A) dinamo.
B) rem mobil.
C. mesin pembakaran.
D. pembangkit listrik tenaga air.
E) ketapel (ketapel).
Resolusi:
Alternatif E
Pada ketapel, energi potensial elastik dari pegas diubah menjadi energi kinetik sehingga menyebabkan benda terlepas.
pertanyaan 2
(Fatec) Sebuah balok bermassa 0,60 kg dijatuhkan dari keadaan diam di titik A pada lintasan pada bidang vertikal. Titik A berada 2,0 m di atas dasar lintasan, di mana pegas dengan konstanta pegas 150 N/m ditetapkan. Efek gesekan dapat diabaikan dan kami adopsi \(g=10m/dtk^2\). Kompresi pegas maksimum adalah, dalam meter:
A) 0,80
B) 0,40
C) 0,20
D) 0,10
E) 0,05
Resolusi:
Alternatif B
Kita akan menggunakan teorema dari konservasi energi mekanik untuk mencari nilai kompresi maksimum yang dialami pegas:
\(E_{m\ sebelum}=E_{m\ setelah}\)
A energi mekanik adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial, jadi:
\(E_{c\ sebelum}+E_{p\ sebelum}=E_{c\ setelah}+E_{p\ setelah}\)
Dimana energi potensial merupakan penjumlahan dari energi potensial elastis dan energi potensial gravitasi. Jadi kita punya:
\(E_{c\ sebelum}+E_{pel\ sebelum}+E_{pg\ sebelum}=E_{c\ setelah}+E_{pel\ setelah}+E_{pg\ setelah}\)
Karena, dalam hal ini, kita memiliki energi potensial gravitasi yang diubah menjadi energi potensial elastis, maka:
\(E_{pg\ sebelum}=E_{pel\ setelah}\)
Mengganti formula masing-masing, kita mendapatkan:
\(m\cdot g\cdot h=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(0,6\cdot 10\cdot 2=\frac{150\cdot x^2}2\)
\(12=75\cdot x^2\)
\(x^2=\frac{12}{75}\)
\(x^2=0,16\)
\(x=\sqrt{0,16}\)
\(x=0,4\m\)
Oleh Pamella Raphaella Melo
Guru Fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm
