Rumus Energi Potensial, Pengertian, Jenis dan Contoh Soal Terbaru

JAKARTA, iNews.id - Rumus energi potensial akan sering kalian jumpai dan digunakan dalam mata pelajaran Fisika. Supaya kamu bisa lebih paham, pelajari informasinya lengkap di sini.

Jenis Energi Potensial 

Untuk memudahkan dalam memahami penjelasan rumus energi potensial serta dapat mengerjakan contoh soal-soalnya. Simak dulu definisi dari energi potensial di bawah ini:

Baca Juga

Jet Tempur India Jatuh di Dubai Airshow, Pilot Tewas

Melansir buku ‘Fisika Kelompok Teknologi’ terbitan PT Grafindo Media Pratama, energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh sebuah benda karena posisinya. Contohnya adalah sebuah pita elastis yang diregangkan memiliki energi potensial, dan ketika dilepaskan akan mendapatkan energi kinetik dan memiliki kecepatan.

Melalui ilustrasi tersebut, energi potensial diubah menjadi energi kinetik tanpa kehilangan energi. Penetapan rumus energi potensial bergantung pada jenis energi potensial.

Baca Juga

31 Contoh Perubahan Kimia dan Fisika dalam kehidupan Sehari-hari dan Lingkungan Sekitar

Beberapa jenis energi potensial termasuk energi potensial gravitasi, energi potensial listrik dan energi potensial pegas. Simak penjelasan lengkapnya di bawah ini!

Baca Juga

Hakikat Fisika: Pengertian dan Contoh Penerapannya dalam Kehidupan

• 1. Energi Potensial Gravitasi

Besarnya energi potensial pada benda, bergantung pada kedudukan atau posisi benda tersebut terhadap acuan tertentu di permukaan bumi. Secara matematis, energi potensial gravitasi dapat ditulis sebagai berikut 

Rumus Energi Potensial Gravitasi

Ep = mgh

Keterangan:

Ep  = energi potensial gravitasi (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = tinggi benda (m)

• 2. Energi Potensial Pegas

Saat bahan elastis yang diregangkan, maka pada benda tersebut akan timbul energi potensial. Misalnya, galeng karet yang direntangkan akan memiliki energi potensial. Besar energi potensial pada benda pegas atau elastis berbanding lurus dengan konstanta pegas dan kuadrat simpangnya.

Secara matematis, rumusnya dapat ditulis sebagai berikut:

Ep = ½ kx²

Keterangan: 

k = konstanta pegas ( Nm⁻¹)
x = jarak penekanan relatif terhadap posisi setimbang (m)

• 3. Energi Potensial Listrik

Energi potensial listrik didefinisikan serupa dengan energi potensial yang terjadi akibat adanya medan gravitasi. Timbulnya energi potensial terjadi jika antarmuatan q saling didekatkan.

Energi potensial pada muatan q yang timbul, besarnya akan sebanding dengan usaha yang diperlukan untuk melawan Coulomb Fc. Secara matematis, energi potensial listrik dapat ditulis sebagai berikut 

Ep listrik = kqq’/ r

Contoh Soal Energi Potensial dan Pembahasan 

Mulai dari pengertian sampai macam rumus energi potensial sudah dipaparkan. Supaya kamu lebih paham lagi, yuk praktik bersama dengan contoh soal dan pembahasannya berikut ini. 

Contoh Soal Energi Potensial Gravitasi 

1. Hitunglah besar energi potensial pada batu dengan massa 2 kg yang jatuh dari ketinggian 20 m pada saat mencapai ketinggian 5 m. 

Pembahasan:

Ditanya ∆Ep…?

Diketahui:

m = 2kg
h1 = 20 m, h2 = 5m 
∆Ep = mg (h2-h1)
∆Ep = 2. 10. (5-20)
= -300J
Besar energi potensialnya 300 J

2. Hitunglah besar energi potensial air yang bervolume 400 m³ pada ketinggian 90 m. jika diketahui massa jenis air 1000 kg m⁻³. 

Pembahasan:

Ditanya Ep…?

Jawab 

m = pV = (1000).(400) = 400.000 kg
Ep = mgh = 400.000 x 10 x 90
= 36 x 10⁷ J
Besar energi potensialnya 36 x 10⁷ J

Contoh Soal Energi Potensial Pegas 

3. Carilah besar masing-masing energi potensial pegas pada kedua pegas yang ditekan bersamaan sejauh 10 cm. Jika kedua buah pegas tersebut memiliki konstanta 100 N/m dan 5000 N/m. 

Pembahasan:
Diketahui 

k1 = 100 N/m 
k2 = 5000 N/m
x = 100 cm/0,1 m

Ditanya Ep?
Jawab 
Ep = ½ kx²
Ep1 = ½ k1x²
= ½ . 100 . (0,1)²
= 0,5 J
Ep2 = ½ k2x²
Ep2 = ½ 5000 (0,1)²
= 25 J

4. Diketahui konstanta sebuah benda pegas 200 N/m, dengan panjang awal 0,4 m menjadi 0,6 m saat dipasang ban. Tentukan besar energi potensial pegas tersebut. 

Pembahasan:

Diketahui 
k = 200 N/m 
X0 = 0,4 m , x1 = 0,6 m 

Ditanya ∆Ep…?

Jawab 
∆Ep = ½ kx0²- ½ kx1²
∆Ep = ½ k (x0²-x1²) 
= ½ 200 ( 0, 4²-0,2²)
= -20 J

Contoh Soal Energi Potensial Listrik

5. Hitunglah besar energi potensial listrik dalam muatan +1μC yang berjarak 1 mm dari muatan 5 μC

Pembahasan:

Ditanya Ep listrik…?

Jawab 
r = 1 mm
q = +5 μC
q’ = 1 μC
Ep listrik = kqq’/r
= 9x10⁹  (5 x 10⁻⁶ .  1 x 10⁻⁶ / 10⁻⁶)
 = 4,5 x 10⁴ J

Besar energi potensial listriknya adalah 4,5 x 10⁴ J

6. Hitunglah besar energi potensial listrik dari dua buah benda yang bermuatan sejenis sebesar 2 μC dan 4 μC yang terpisah 300 cm. 

Pembahasan:

Ditanya Ep listrik

Diketahui 
k = 9 x 10⁹ Nm²/ C²
q1 = 2 μC = 2 x 10⁻⁶
q2 = 4 μC = 4 x 10⁻⁶
r = 300 cm = 3 m

Jawab 
Ep listrik = kqq’/r
= 9 x 10⁹ (2x10⁻⁶ . 4x 10⁻⁶/ 3)
= 24 x 10⁻³ J

Demikian pembahasan terkait rumus energi potensial beserta contoh soalnya. Semoga artikel ini memudahkan kalian dalam mempelajari fisika ya. Jangan lupa terus berlatih soal-soal lain!

Editor: Puti Aini Yasmin