Hukum Kekekalan Energi: Jenis. Rumus, dan Manfaatnya

Hukum kekekalan energi adalah salah satu prinsip dasar dalam ilmu fisika.

Hukum ini yang menyatakan bahwa energi dalam suatu sistem isolasi akan selalu tetap, tidak dapat diciptakan atau dihancurkan.

Melainkan, energi hanya dapat berubah bentuk dari satu jenis energi ke jenis energi lainnya.

Prinsip ini pertama kali dinyatakan oleh ilmuwan Prancis bernama Antoine Lavoisier pada abad ke-18, dan sejak itu telah menjadi salah satu landasan fundamental dalam memahami perilaku alam semesta.

Dalam konteks ini, energi dapat berupa energi kinetik (energi gerakan), energi potensial (energi yang tersimpan dalam posisi atau konfigurasi suatu objek), energi panas, energi kimia, dan berbagai bentuk energi lainnya.

Konsep hukum kekekalan energi memiliki implikasi penting dalam banyak aspek kehidupan sehari-hari, termasuk dalam bidang teknologi, lingkungan, dan sumber daya alam.

Baca Juga: Mengenal Hukum Wadh'i, Salah Satu Hukum Syariat Islam, Yuk Ketahui Moms!

Pengertian Hukum Kekekalan Energi

Melansir dari Energy Ecucation, hukum kekekalan energi, dalam konteks fisika, adalah prinsip dasar yang menyatakan bahwa total energi dalam suatu sistem isolasi akan tetap konstan seiring waktu.

Artinya, energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, melainkan hanya dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya.

Prinsip ini mengindikasikan bahwa dalam suatu sistem tertutup, total energi akan selalu sama, meskipun energi dapat mengalami transformasi atau perubahan bentuk.

Hukum kekekalan energi adalah salah satu konsep paling mendasar dalam ilmu fisika dan telah terbukti berlaku secara konsisten dalam berbagai eksperimen dan pengamatan alamiah.

Ini memiliki implikasi yang luas dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, termasuk mekanika, termodinamika, elektromagnetisme, dan lainnya.

Prinsip ini dapat diilustrasikan dengan contoh sederhana. Misalnya, ketika kita melempar bola ke atas, bola itu memiliki energi kinetik (energi gerakan) dan energi potensial (energi yang tersimpan dalam posisinya di atas tanah).

Ketika bola mencapai titik tertinggi dan berhenti sebelum bergerak ke bawah, energi kinetiknya berkurang menjadi nol, tetapi energi potensialnya mencapai puncaknya.

Pada saat itu, total energi sistem (bola dan bumi) tetap konstan. Ketika bola jatuh kembali, energi potensialnya berkurang sementara energi kinetiknya meningkat.

Namun, jumlah total energi dalam sistem tetap sama.

Hukum kekekalan energi memiliki banyak aplikasi praktis, termasuk dalam desain mesin, pembangkit listrik, dan pemahaman perilaku alam semesta.

Jenis Hukum Kekekalan Energi

Sebelum membahas jenis-jenisnya, tahukah Moms apa itu energi?

Melansir dari US Energy Information Administration, energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan atau aktivitas.

Dalam Sistem Internasional (SI), energi diukur dengan menggunakan satuan Joule (J), yang setara dengan 1 Newton Meter (1 J = 1 Nm).

Dalam konteks Hukum Kekekalan Energi, terdapat beberapa jenis hukum yang meliputi:

1. Energi Kinetik

Ketika suatu objek bergerak, objek itu memiliki potensi untuk melakukan kerja, dan dengan demikian, objek tersebut memiliki energi.

Jenis energi yang terkait dengan objek bergerak disebut energi kinetik.

Contohnya adalah ketika sebuah batu yang dilempar memiliki energi kinetik yang cukup untuk memecahkan kaca.

Energi kinetik ini dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Keterangan:

• m = Massa benda (kg)
• v = Kecepatan benda (m/s)
• Ek = Energi kinetik (Joule)

2. Energi Potensial

Energi potensial adalah bentuk energi yang dimiliki oleh suatu objek sebagai hasil dari posisi atau letaknya relatif terhadap suatu referensi.

Dalam konteks ini, energi potensial tercipta karena adanya gaya-gaya yang bergantung pada posisi objek terhadap lingkungannya.

Salah satu contoh umum energi potensial yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah energi potensial gravitasi.

Dalam hal ini, objek memiliki energi potensial gravitasi karena ketinggiannya dari permukaan bumi atau benda tertentu yang dijadikan referensi.

Energi potensial dapat dirumuskan sebagai berikut:

Baca Juga: Hukum Archimedes: Definisi, Rumus, dan Penerapannya

3. Energi Mekanik

Salah satu sifat fundamental yang telah dijelaskan sebelumnya adalah bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat mengalami perubahan dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya.

Dalam konteks ini, energi yang dapat berpindah dari satu objek ke objek lainnya, terutama melalui gaya yang menyebabkan perpindahan, dikenal sebagai energi mekanik.

Energi mekanik dapat dirumuskan sebagai berikut:

Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa “jumlah energi potensial dan energi kinetik di titik manapun dalam medan gravitasi yang selalu sama”.

Rumus Hukum Kekekalan Energi

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa total energi dalam suatu sistem terisolasi akan selalu tetap konstan seiring waktu.

Untuk menggambarkan prinsip ini dalam bentuk matematis, kita dapat menggunakan rumus berikut:

E awal = E akhir​

Di mana:

• E awal​ adalah total energi pada awal suatu kejadian atau proses.
• E akhir​ adalah total energi pada akhir kejadian atau proses.

Rumus ini menyiratkan bahwa jumlah semua bentuk energi dalam sistem pada awal suatu kejadian akan sama dengan jumlah total energi pada akhir kejadian, selama tidak ada kerja yang dilakukan oleh gaya eksternal non-konservatif di luar sistem yang dapat mengubah jumlah total energi.

Dengan kata lain, energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan dalam sistem terisolasi, tetapi hanya dapat berubah bentuk.

Rumus hukum kekekalan energi ini digunakan untuk menganalisis dan memahami berbagai fenomena fisika yang melibatkan perubahan energi, seperti gerak benda, reaksi kimia, dan transfer panas.

Baca Juga: 3 Rumus Taksiran Berat Janin dan Cara Menghitungnya!

Manfaat Hukum Kekekalan Energi

Hukum kekekalan energi memiliki berbagai manfaat penting dalam berbagai aspek ilmu pengetahuan dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.

Berikut adalah beberapa manfaat utama dari hukum kekekalan energi:

• Dasar Fisika Fundamental

Hukum kekekalan energi adalah prinsip dasar dalam fisika yang membantu kita memahami bagaimana energi berperilaku dalam alam semesta.

Ini adalah salah satu konsep paling mendasar yang digunakan untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika, seperti gerakan benda, dinamika fluida, dan transfer panas.

• Desain Teknologi dan Mesin

Pemahaman tentang hukum kekekalan energi penting dalam merancang dan mengoperasikan berbagai teknologi dan mesin, seperti mesin mobil, generator listrik, dan mesin pendingin.

Prinsip ini membantu insinyur dalam mengoptimalkan efisiensi dan kinerja perangkat tersebut.

• Keberlanjutan Energi

Hukum kekekalan energi juga relevan dalam konteks energi dan lingkungan.

Dengan memahami bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, kita menyadari pentingnya mengelola sumber daya energi secara efisien dan berkelanjutan untuk mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan.

• Ilmu Kimia

Dalam kimia, hukum kekekalan energi digunakan untuk memahami perubahan energi dalam reaksi kimia.

Ini membantu dalam menghitung perubahan energi panas dalam reaksi kimia dan merancang proses kimia yang efisien.

• Astronomi dan Kosmologi

Hukum kekekalan energi digunakan dalam memahami perilaku bintang, planet, dan objek-objek kosmik lainnya. Ini membantu dalam menjelaskan proses-proses alam semesta, seperti pembentukan bintang dan pergerakan planet.

• Keseimbangan Termodinamika

Dalam termodinamika, hukum kekekalan energi menjadi dasar untuk hukum-hukum termodinamika lainnya, yang mengatur bagaimana energi berinteraksi dalam sistem tertutup atau terbuka.

Ini penting dalam pengembangan mesin-mesin termal, sistem pemanas dan pendingin, dan teknologi energi lainnya.

• Pengembangan Energi Terbarukan

Dalam upaya untuk mengurangi ketergantungan pada sumber daya energi fosil, hukum kekekalan energi menjadi dasar dalam pengembangan teknologi energi terbarukan seperti tenaga surya dan tenaga angin.

Prinsip ini membantu dalam mengonversi energi dari sumber-sumber alam yang berkelanjutan.

Secara keseluruhan, hukum kekekalan energi adalah salah satu prinsip paling fundamental dalam fisika dan ilmu pengetahuan alam yang memiliki dampak besar dalam berbagai aspek kehidupan.

Demikian penjelasan tentang hukum kekekalan energi. Semoga pembahasan ini dapat menambah wawasan kita, ya!