Hukum Konservasi Energi Mekanik

Hukum Konservasi Energi Mekanik, Prinsip konservasi energi mekanik adalah hukum fundamental dalam fisika dan merupakan dasar dari berbagai undang-undang lainnya dan konsep yang saling terkait.

Padahal, setiap pekerjaan yang dilakukan atau force yang diterapkan berhubungan dengan energi. Tidak akan berlebihan jika dinyatakan bahwa energi adalah esensi alam semesta ini. Energi mekanik disimpan dalam objek karena keutamaan geraknya.

Prinsip konservasi energi mekanik merupakan bagian integral dari fisika dan pemahaman yang benar tentang dasar-dasar konsep ini dapat membantu siswa mendapatkan penguasaan dalam bidang mekanika dan cabang fisika terkait lainnya.

Energi potensial dan kinetik adalah dua jenis energi mekanik, dan hukum yang akan kita diskusikan berkaitan dengan konservasi kedua sistem ini. Energi mekanik pada dasarnya merupakan gabungan antara energi potensial dan kinetik.

Prinsipnya

Menurut undang-undang ini, dalam sistem yang terisolasi, yaitu, dengan tidak adanya kekuatan non-konservatif seperti gesekan, energi total awal sistem tetap konstan. Secara sederhana, total energi mekanik suatu sistem selalu konstan jika tidak ada kekuatan non-konservatif.

Misalnya, jika sebuah bola digulung dengan roller coaster tanpa gesekan, energi awal dan akhir akan tetap konstan. Kekuatan konservatif adalah kekuatan yang tidak bergantung pada jalan yang ditempuh sebuah benda.

Persamaan

Hubungan kuantitatif antara kerja dan energi dinyatakan oleh persamaan energi mekanik.

UT = Ki + Pi + Wext = Kf + Pf, dimana,

UT = Total energi mekanis

Ki = Energi kinetik awal

Kf = Energi kinetik akhir

Pi = Energi potensial awal

Pf = Energi potensial akhir

Wext = Kerja eksternal selesai

Ini adalah persamaan umum untuk konservasi energi mekanis. Jika ada beberapa kekuatan eksternal atau internal yang bekerja pada objek, yaitu, jika gayanya tidak konservatif seperti gesekan, hambatan udara, dan sebagainya, maka hanya Wext yang dipertimbangkan. Dengan tidak adanya kekuatan seperti itu, Wext = 0, maka persamaan konservasi energi mekanis berbentuk:

UT = Ki + Pi = Kf + Pf

Contoh Matematika

Batu 20 g dimasukkan ke dalam sling shot dengan konstanta pegas 100 N / m dan ditarik kembali ke 0,7 m. Tentukan kecepatan maksimum yang akan diperoleh batu dan kecepatan tembakannya lurus ke atas.

Dalam masalah ini, kita mengabaikan hambatan udara dan efek panas yang ada saat mengoperasikan sling shot. Hal ini membuat kerja eksternal dilakukan nol, yang berarti kita dapat dengan mudah menerapkan hukum konservasi energi mekanik.

Total energi di awal

Ei = Ki + Energi potensial gravitasi (mgh) + gaya pegas (½ kx2).

Ki = (0,5 mv2) = (0,5) m (0) 2 = 0 (Karena v = 0 awalnya)

Energi potensial gravitasi = mg (0) = 0 (karena h = 0 awalnya)

Kekuatan musim semi = ½ kx2 = (0.5) (100) (0.7) 2 = 24,5 J = Ei

Begitu keluar dari sling shot, batu tersebut memperoleh beberapa kecepatan maksimal sebelum mencapai beberapa ketinggian.

Ef = 0,5 mv2 + mgh + ½ kx2 = (0,5) (0,02) (v) 2 + mg (0) + (0,5) k (0) 2 = 0.001v2

Karena Ei = Ef,

24,5 J = 0.001v2 = 24,500 = v2. Oleh karena itu, v = 156,1 m / s (nilai perkiraan)

Pada titik tertinggi, kecepatan batu adalah nol.

Oleh karena itu, Ef = 24,5 J = 0,5 mv2 + mgh + ½ kx2

24,5 J = 0.5mv (0) 2 + mgh + 1 / 2k (0) 2 = 24,5 J = (0,02) (9,8 N / Kg) h

= 125 m.

Jawaban: Kecepatan dicapai = 156,1 m / s dan tinggi mencapai = 125 m

Hampir setiap fenomena alam semesta diatur oleh hukum universal konservasi energi yang dengannya, energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, namun dapat dipindahkan dari satu bentuk ke bentuk yang lain.