Sebuah benda yang dilempar ke atas akan memiliki energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial dimiliki karena ketinggiannya, sedangkan energi kinetik karena geraknya. Makin tinggi benda tersebut terlempar ke atas, makin besar energi potensialnya. Namun, makin kecil energi kinetiknya. Pada ketinggian maksimal, benda mempunyai energi potensial tertinggi dan energi kinetik terendahyaitu 0.
Untuk lebih memahami energi kinetik perhatikan sebuah bola yang dilempar ke atas. Kecepatan bola yang dilempar ke atas makin lama makin berkurang. Makin tinggi kedudukan bola (energi potensial gravitasi makin besar), makin kecil kecepatannya (energi kinetik bola makin kecil). Saat mencapai keadaan tertinggi, bola akan diam. Hal ini berarti energi potensial gravitasinya maksimum, namun energi kinetiknya minimun (v = 0).
Pada waktu bola mulai jatuh, kecepatannya mulai bertambah (energi kinetiknya bertambah) dan tingginya berkurang (energi potensial gravitasi berkurang). Berdasarkan kejadian di atas, seolah terjadi semacam pertukaran energi antara energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Apakah hukum kekekalan energi mekanik berlaku dalam hal ini?
Rumusan Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Coba cermati kembali latihan soal nomor 6 kegiatan pembelajaran pertama terkait bola basket yang dilempar membentuk gerak parabola! Pada pembahasan di halaman 13 didapatkan bahwa energi mekanik pada posisi awal, posisi di titik tertinggi, dan posisi di keranjang hasilnya sama. Peristiwa ini merupakan salah satu fenomena berlakunya hukum kekekalan energi mekanik. Artinya jumlah energi kinetik dan energi potensialselalu tetap pada tiap kedudukan. Keadaan ini memenuhi syarat yaitu tidak ada gaya lain yang bekerja selain gaya gravitasi.
Bentuk hukum kekekalan energi dinyatakan sebagai berikut.
Jumlah energi mekanik tetap
Mari kita lakukan analisis pada gerak getaran seperti ilustrasi gambar.
Jadi jelas terlihat bahwa jumlah energi mekanik pada gerak getaran selalu tetap.
Penerapan Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Mari kita gunakan hukum kekekalan energi mekanik pada bola kasti (m = 80 gram) yang dilempar dengan tangan ke atas dari ketinggian 1,0 m dengan kecepatan awal 5 m/s. Gerakan bola kasiti diilustrasikan dengan gambar. Berapa ketinggian bola kasti di titik tertinggi? Berapa kecepatan bola kasti saat menyentuh tanah?
Selanjutnya kita gunakan hukum kekekalan energi mekanik untuk menjawab soal itu. Di titik tertinggi
Perhatikan cara petani cengkeh di lereng bukit yang tidak begitu banyak sumber air seperti di pegunungan yang subur. Mereka membuat tangki–tangki penampungan air untuk disalurkan ke kran penyiraman. Prinsip yang digunakan adalah mengubah energi potensil menjadi energi kinetik.
Hukum kekekalan energi mekanik dimaknai dengan adanya keteraturan alam bahwa energi tersimpan dan dapatdimanfaatkan dengan mengubahnya ke dalam bentuk lain yang dapat kita gunakan. Dapatkah kamu membuat contoh lain yang memanfaatkan hukum kekekalan energi mekanik yang bermanfaat dalam kehidupan?