Rumus Energi Kinetik serta Contoh Soal dan Pembahasannya!

Rumus Energi Kinetik – Dalam kehidupan sehari-hari ini, definisi “usaha” dalam bidang umum dan bidang fisika memiliki makna yang berbeda. Jika di dunia fisika, istilah “usaha” ini kerap dianggap sebagai ‘seberapa besarnya gaya yang digunakan untuk mengubah suatu posisi benda ke posisi lain’.

Artinya, “usaha” yang mengenai sebuah benda ini akan dipengaruhi oleh gaya yang konstan, baik dari besar dan arahnya. Contoh “usaha” yang sering kita lakukan adalah menarik sebuah benda atau peti menggunakan tali. Nah, ketika melakukan “usaha” tersebut, Grameds pasti menggunakan sebuah energi.

Di dalam dunia fisika, energi itu dapat dibagi menjadi dua yakni energi kinetik dan energi potensial. Khususnya pada energi kinetik yang hanya dimiliki oleh benda bergerak, terutama dengan kecepatan tertentu. Mengingat fisika itu adalah ilmu yang mempelajari benda beserta gerakannya yang dilakukan oleh manusia, maka tentu saja dalam pembahasannya akan menggunakan sebuah rumus. Berbeda energi maka akan berbeda pula rumusnya. Lantas, bagaimana sih rumus energi kinetik itu?

Apa Rumus Energi Kinetik?

Pada dasarnya, energi kinetik ini menjadi suatu bentuk energi yang dimiliki oleh benda yang sedang bergerak. Misalnya, mobil yang sedang berjalan, bola menggelinding, benda yang dilempar, mobil menabrak, dan lainnya. Nah, energi kinetik ini diberi lambang Ek yang mana merupakan hasil kali dari ½ massa dan kecepatan kuadratnya (v²). Apabila ditulis dalam bentuk rumus, maka akan berupa:

Berdasarkan rumus tersebut, massa benda akan diberikan dalam satuan kilogram (kg), kemudian pada kecepatan benda dalam satuan meter per detik (m/s), dan pada energi diberikan dalam satuan joule (j).

Energi kinetik itu akan berbanding lurus dengan massa benda (m) dan kuadrat kecepatannya. Apabila massa benda dilipatkan dua kali, maka energi kinetiknya pun juga menjadi dua kali. Nah, sebuah benda dapat dikatakan memiliki energi kinetik apabila benda tersebut memang memiliki massa dan dalam keadaan bergerak atau memiliki kecepatan.

Pada kecepatan itulah yang akan menjadi kecepatan rata-rata alias kecepatan konstan. Jika benda tersebut bergerak semakin cepat, maka tentu saja energi kinetiknya akan semakin besar. Terlebih lagi jika massa benda tersebut semakin besar, maka energi kinetiknya juga akan semakin besar. 

Contoh Soal dan Pembahasan Rumus Energi Kinetik

Contoh Soal 1

1. Terdapat sebuah mobil yang memiliki massa 500 kg sedang bergerak dengan kecepatan 25 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki mobil melaju tersebut?

Pembahasan Contoh Soal 1

Jadi, sebuah mobil yang bermassa 500 kg dan bergerak dengan kecepatan 25 m/s, memiliki energi kinetik sebanyak 156.250 joule.

Contoh Soal 2

2. Seorang anak bermain sepeda dan memacunya dengan kecepatan tetap 6,8 m/s. Jika massa total anak tersebut dan sepedanya adalah 60 kg, maka berapakah energi kinetik yang diperoleh?

Pembahasan Contoh Soal 2

Jadi, seorang anak dan sepedanya yang memiliki total massa 60 kg dengan sepeda yang berkecepatan 6,8 m/s, mempunyai energi kinetik sebesar 1.387,2 joule.

Contoh Soal 3

3. Terdapat sebuah benda yang memiliki energi kinetik sebesar 560.000 joule. Jika massa benda tersebut adalah 800 kg, maka berapakah kecepatan benda itu bergerak?

Pembahasan Soal 3

Jadi, kecepatan benda yang memiliki energi kinetik 560.000 joule dan massa sebesar 800 kg adalah 37,42 m/s.

Cara Menentukan Besarnya Energi Kinetik

Setelah menyimak rumus beserta contoh soal dan pembahasannya, pasti Grameds sudah memahami dong bagaimana cara menghitung energi kinetik pada sebuah benda yang sedang bergerak. Jika menghitung energi kinetik berdasarkan soal saja, pasti akan terlihat mudah, karena besaran massa, kecepatan, maupun energi kinetik itu sendiri sudah diketahui. Lalu, bagaimana jika Grameds mendapatkan tugas untuk mengerjakan soal mengenai energi kinetik ini, tetapi harus berdasarkan pada penghitungannya sendiri? Nah, berikut ini adalah langkah-langkah menentukan dan menghitung energi kinetik berdasarkan benda yang diobservasi secara langsung.

1. Tentukan Terlebih Dahulu Massa Benda

Jika Grameds diberikan soal mengenai energi kinetik ini, tetapi tidak mengetahui besaran massa bendanya, maka Grameds harus menimbangnya terlebih dahulu. Besaran nilai massa ini akan diketahui dengan cara menimbang benda tersebut pada sebuah timbangan dan mencari massa dalam satuan berat kilogram (kg).

• Sebelum hendak menimbang benda, timbangan harus diatur ke ukuran 0 kg terlebih dahulu.
• Letakkan benda yang akan dihitung energi kinetiknya dengan meletakkannya di atas timbangan. Letakkan secara perlahan-lahan saja, kemudian segera catat massa dalam satuan berat kilogram (kg).

2. Hitunglah Kecepatan Benda

Tak jarang, terdapat soal yang menanyakan berapa kecepatan benda sehingga dapat memperoleh besaran energi kinetik tertentu. Diingat kembali ya Grameds bahwa satuan untuk kecepatan benda dalam energi kinetik itu adalah meter per detik (m/s).

• Kecepatan itu didefinisikan sebagai perpindahan dibagi waktu, yang dapat ditulis menjadi V = d/t.
• Kecepatan adalah kuantitas vektor, yakni dengan memiliki besar dan arah. Besar dapat berupa nilai angka yang menyatakan kelajuan, sementara arah dapat berupa arah tempuh oleh kelajuan.
• Kecepatan benda dapat sebesar 80 m/s, tetapi dapat juga sebesar -80 m/s. Semuanya bergantung pada bagaimana arah geraknya.
• Untuk menghitung kecepatan, lebih baik dengan cara jarak yang ditempuh benda dibagi dengan waktu yang dibutuhkan benda untuk menempuhnya.

3. Masukkan Massa dan Kecepatan Dalam Persamaan Rumus

Apabila massa dan kecepatan sudah diketahui, Grameds hanya harus memasukkan besaran angkanya ke dalam persamaan rumus, yakni Ek = ½ . m. v². Setelah itu, dihitung sesuai dengan urutannya.

Memahami Apa Itu Energi Kinetik

Sedari tadi, kita selalu membahas adanya istilah “energi kinetik”, tetapi apakah Grameds memahami apa definisi dari energi kinetik itu? Nah, supaya tidak bingung, yuk simak ulasan berikut ini!

Definisi Energi Kinetik

Kata “kinetik” berasal dari bahasa Yunani Kuno, yakni “kinesis” yang berarti ‘gerak’. Sementara kata “energi” berasal dari kata “energia” yang berarti ‘aktif bekerja’. Atas dasar itulah, energi kinetik ini dapat diartikan sebagai ‘gerak untuk melakukan pekerjaan yang aktif’. Meskipun sebenarnya, setiap hal atau benda yang ada di dunia ini pasti memiliki jenis energi yang satu ini, tetapi dalam bentuk variasi lainnya. Misalnya pergerakan atom atau molekul pada energi panas. Energi kinetik pasti akan dipengaruhi oleh massa (m) dan kecepatan (v) dari suatu benda yang tengah bergerak. Itulah mengapa, rumus energi kinetik akan berkenaan dengan kecepatan benda, terutama yang sedang bergerak.

Berhubung energi kinetik adalah energi yang “muncul” karena adanya pergerakan dari suatu benda, maka semakin cepat benda itu bergerak, akan semakin besar pula energi kinetiknya. Namun, ketika benda tersebut diam tidak bergerak, maka itu berarti energi kinetiknya adalah nol. Contoh sederhana dari penerapan energi kinetik ini adalah ketika Grameds melempar batu kecil ke arah depan, maka batu tersebut akan terlepas dari tangan dengan kecepatan tertentu ‘kan? Nah, energi yang dimiliki oleh batu karena kecepatannya itulah yang disebut dengan energi kinetik.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, energi kinetik itu akan berbanding lurus dengan massa benda (m) dan kuadrat kecepatannya. Apabila massa benda dilipatkan dua kali, maka energi kinetiknya pun juga menjadi dua kali. Jika benda tersebut bergerak semakin cepat, maka tentu saja energi kinetiknya akan semakin besar. Terlebih lagi jika massa benda tersebut semakin besar, maka energi kinetiknya juga akan semakin besar. 

Jenis-Jenis Energi Kinetik

Keberadaan energi kinetik yang dimiliki oleh benda bergerak itu terbagi dalam beberapa jenis, yakni energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi. Berikut penjelasannya!

1. Energi Kinetik Translasi

Yakni sebuah energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda yang sedang mengalami gerak garis lurus. Dalam jenis energi kinetik ini, benda yang bergerak lurus tersebut harus memiliki arah dan kecepatan yang sama. Contoh: mobil melaju secara lurus di jalan tol, tembakan peluru, benda jatuh dari ketinggian, dan lainnya.

2. Energi Kinetik Rotasi

Yakni sebuah energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda dengan gerakan berputar. Berhubung benda tersebut gerakannya berputar, maka besaran energi di dalamnya pun juga bisa berubah. Contoh: permainan gasing, permainan bianglala, gerakan jarum jam, dan lainnya.

Dilansir dari bsn, ternyata ada sebuah benda yang bergerak dengan memuat energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi secara bergantian dalam waktu yang sama. Contohnya adalah silinder yang bergerak menggelinding, sehingga akan membentuk rotasi sekaligus translasi secara lurus. Jika seperti itu, maka rumus energi kinetik juga akan berubah, menjadi:

Keterangan:

Ek = Energi Kinetik (Joule)

Ek trans = Energi Kinetik Translasi (Joule)

Ek rot = Energi Kinetik Rotasi (Joule)

m = massa (kg)

v = kecepatan (m/s)

i = Momen Inersia (kg/m²)

w = kecepatan sudut (rad/s)

Hasil Energi Kinetik yang Dapat Dimanfaatkan Dalam Kehidupan Manusia

Dilansir dari sampoernaacademy, energi kinetik ternyata dapat diubah menjadi energi lainnya supaya dapat dimanfaatkan untuk kegiatan manusia sehari-hari. Maka dari itu, manfaat energi kinetik itu bergantung pada energi apa yang dihasilkan selanjutnya.

1. Energi Suara

Apakah Grameds menyadari bahwa keberadaan energi kinetik itu ternyata dapat diubah menjadi energi suara? Yap, tepatnya dihasilkan karena adanya getaran oleh pita suara yang terletak di pangkal tenggorokan manusia. Energi suara ini kemudian dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-sehari, salah satu contohnya adalah ketika berbicara atau berinteraksi sosial dengan manusia lain.

2. Energi Panas

Energi lain yang dihasilkan dari adanya energi kinetik ini adalah energi panas. Biasanya, energi panas ini akan muncul dari adanya gerakan yang terjadi pada suatu benda, terutama pada aktivitas atom dari permukaan benda yang bergerak. Nah, energi panas ini dapat dimanfaatkan untuk kegiatan:

• Mendidihkan air di panci.
• Menghangat makanan.
• Sebagai penghangat ruangan.
• Sebagai pembangkit listrik.

3. Energi Radiasi

Energi kinetik juga dapat diubah menjadi energi radiasi lho… terutama dari hasil pergerakan suatu gelombang elektromagnetik. Nah, energi radiasi ini nantinya dapat dimanfaatkan untuk:

• Mengeringkan baju.
• Menjadi sumber penerangan suatu ruangan.

Bukti Adanya Energi Kinetik Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Keberadaan energi kinetik ini tidak hanya sekadar teori saja lho, sebab sudah diterapkan dalam kegiatan manusia sehari-hari, yang bahkan tanpa Grameds sadari sekalipun. Memangnya, apa saja sih bukti adanya energi kinetik ini dalam kehidupan kita?

1. Lajunya Kendaraan

Kendaraan yang sedang melaju itu juga menjadi bentuk contoh nyata dari keberadaan energi kinetik. Pergerakan dari dalam mesin kendaraan. dapat membuat rodanya berputar sehingga kendaraan pun dapat berjalan sesuai dengan arah yang dikehendaki.

2. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) menjadi bukti nyata dari keberadaan energi kinetik. Hal tersebut karena Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) menghasilkan energi listrik karena adanya pergerakan oleh turbin. Cara kerjanya adalah turbin dalam ukuran besar akan digerakkan oleh arus air yang sangat deras. Setelah itu, turbin akan berputar hingga akhirnya menghasilkan energi listrik bagi peradaban manusia.

3. Kegiatan Mengayuh Sepeda

Kegiatan mengayuh sepeda juga menjadi contoh adanya energi kinetik. Ketika seseorang mengayuh pedal sepeda, maka roda akan ikut bergerak sesuai dengan arah yang dikehendaki. Kegiatan mengayuh pedal sepeda ini juga mirip dengan cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) lho… sebab sama-sama memutarkan benda untuk menghasilkan energi.

4. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)

Hampir sama dengan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang menggunakan turbin untuk menghasilkan energi listrik, PLTB pun juga bergerak demikian, hanya saja menggunakan kincir angin. Sebenarnya, Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) ini adalah nama lain untuk pembangkit listrik tenaga angin.

Cara kerjanya adalah kincir angin yang tertiup angin, akan berputar dan energinya dapat digunakan sebagai pembangkit listrik.

5. Kegiatan Berjalan dan Berlari

Manusia pun juga bisa menghasilkan tenaga kinetik lho, yakni ketika kita berjalan dan berlari. Ketika melakukan kegiatan berjalan dan berlari, pasti tubuh kita akan menggerakkan otot dan sendi sesuai koordinasi. Nah, pergerakan itulah yang menghasilkan energi kinetik.

Nah, itulah penjelasan mengenai rumus energi kinetik beserta definisi dan contoh keberadaan energi kinetik dalam kehidupan sehari-hari kita. Apakah Grameds bisa menyebutkan contoh lain dari adanya energi kinetik?

Sumber:

https://sumber.belajar.kemdikbud.go.id/

https://www.sampoernaacademy.sch.id/

Baca Juga!

• Pengertian Sumber Energi dan Jenis-Jenisnya
• Apa Itu Hukum Kekekalan Energi?
• Pengertian, Jenis, dan Contoh Energi Kimia
• Sumber Energi Listrik dan Alternatif di Indonesia
• Sumber Energi Gerak dan Contohnya
• Jenis dan Sifat Sumber Energi Bunyi
• Mengapa Matahari Disebut Sebagai Energi Terbesar di Bumi?