tuluskan dan analisis hubungan usaha dengan energi potential?

Sebelumnya telah disebutkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah bola berada di atas lantai. Bola tersebut kemudian digerakkan ke atas dengan gaya F, akibatnya bola berpindah setinggi h.

Hal ini berarti kita melakukan usaha untuk memindahkan bola dari lantai sampai setinggi h. Ketika bola bergerak, bola memiliki energi kinetik. 

Pada saat bola berada setinggi h, bola memiliki energi potensial. Besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan bola sama dengan selisih energi kinetiknya atau selisih energi potensialnya.

Ep = Ek = W = F . s 

Kesimpulan:

Bahwa besarnya usaha sama dengan besarnya perubahan energi pada benda.

Demikian pembahasan singkat, padat dan jelas tentang hubungan antara energi kinetik, energi potensial dan usaha.

Misalnya sebuah balok bermassa m diikat pada seutas tali dan tali digulung pada suatu katrol licin. Anggap katrol dan tali tak bermassa. Balok mula-mula berada pada ketinggian h1, beberapa saat kemudia balok berada pada ketinggian h2.

Hubungan usaha dan energi potensial

Turunnya balok disebabkan adanya tarikan gaya gravitasi. Besarnya usaha gaya gravitasi sama dengan gaya gravitasi (m g) dikalikan dengan perpindahan (h1 – h2). Secara matematis ditulis sebagai berikut.

W=m(h1–h2)=mgh1–mgh2
   = Ep1 – Ep2 = (Ep1 – Ep2)

W = – Δ

Ep

Dengan ΔEp merupakan negatif perubahan energi potensial gravitasi. Besarnya energi potensial grabvitasi sama dengan energi potensial akhir dikurangi energi potensial mula-mula ( ΔEp = Ep akhir – Ep awal). Persamaan ini menyatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi sama dengan minus perubahan energi potensial gravitasi.

Perhatikan gambar diatas, energi potensial gravitasi pada umumnya terjadi pada benda jatuh bebas atau memiliki lintasan yang lurus. Untuk bidang melingkar dan bidang miring, persamaan energi potensial gravitasinya adalah sebagai berikut.

Untuk bidang melingkar :
EpA = m g h = m g R    dan    EpB = 0

Untuk bidang miring :

EpA = m g h = m g s sin α    dan    EpB = 0