Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya (seperti ketinggian). Energi potensial dapat dituliskan dengan persamaan berikut.

$EP=mgh$

Dengan persamaan tersebut, kita dapat mengetahui bahwa energi potensial suatu benda dipengaruhi oleh massa dan ketinggiannya. Nilai energi potensial suatu benda dapat membesar jika massanya diperbesar. Cara lain adalah dengan memperbesar ketinggian benda tersebut yaitu dengan memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi

Jadi, kegiatan yang dapat memperbesar energi potensial suatu benda adalah 3 saja.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya (seperti ketinggian).

1. Karet ketapel yang ditarik $\longrightarrow$ Ketapel yang ditarik membuat kedudukan ketapel tidak dalam kedudukan setimbangnya. Oleh karena keadaan atau kedudukannya tersebut dia memiliki energi potensial.
2. Es yang dicairkan $\longrightarrow$ Es yang mencair tidak membicarakan tentang kedudukan. Es yang mencair membicarakan tentang perubahan wujud suatu zat. Oleh sebab itu, dia tidak memiliki energi potensial.
3. Bandul yang diberi simpangan $\longrightarrow$ Bandul yang diberi simpangan membuat kedudukan bandul tidak dalam kedudukan setimbangnya. Oleh karena keadaan atau kedudukannya tersebut dia memiliki energi potensial.

Jadi, pernyataan di atas yang menunjukkan benda yang memiliki energi potensial adalah 1 dan 3 saja.

Diketahui:

Massa $m=4$ kg

Ketinggian $h=1,6$ km $=1.600$ m

Percepatan gravitasi $g=10$ m/s²

Ditanya:

Energi potensial $EP=?$

Dijawab:

Energi potensial merupakan energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya.

$EP=mgh$

$EP=(4)(10)(1.600)$

$EP=64.000$ Joule

$EP=64$ kJ

Jadi, energi potensial monyet cantik tersebut sesaat setelah jatuh adalah 64 kJ.

Diketahui:

Ketinggian $h=10$ cm $=0,1$ m

Jumlah lompatan $n=1.500$ lompatan

Massa $m=40$ kg

Percepatan gravitasi $g=10$ m/s²

Ditanya:

Usaha yang dikerjakan Reina untuk mencapai titik lompatan terjauhnya (10 cm) $W=?$

Dijawab:

Usaha suatu benda merupakan hasil kali dari gaya dengan perpindahan yang ditempuh oleh benda tersebut. Usaha dapat pula diartikan sebagai perubahan energi potensialnya. Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya (seperti ketinggian). Untuk mengetahui perubahan energi potensial, kita dapat mencarinya dengan menghitung selisih energi potensial dari keadaan awal dan keadaan akhir dengan persamaan berikut.

$W=\left|EP_1-EP_0\right|$

Nilai $EP_0$ adalah 0 karena ketinggiannya 0. Hal ini disebabkan lompatannya dihitung mulai dari dasar. Sehingga persamaannya menjadi seperti berikut.

$W=\left|EP_1-0\right|$

$W=EP_1$

$W=mgh$

$W=\left(40\right)\left(10\right)\left(0,1\right)$

$W=40$ J

Jadi, usaha yang dikerjakan Reina untuk mencapai titik lompatan terjauhnya (10 cm) adalah $40$ J.

Dketahui:

Ketinggian tempat Rapunzel dikurung $h=20$ m

Massa Rapunzel $M=50$ kg

Massa pangeran $m=60$ kg

Percepatan gravitasi $g=10$ m/s²

Ditanya:

Energi potensial yang dimiliki pangeran saat sampai di tempat Rapunzel dikurung $EP=?$

Dijawab:

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya (seperti ketinggian). Energi potensial dapat dihitung dengan persamaan berikut.

$EP=mgh$ (menggunakan $m$ bukan $M$ karena yang memanjat adalah pangeran, jadi menggunakan massa pangeran.)

$EP=\left(60\right)\left(10\right)\left(20\right)$

$EP=12.000$ joule

Jadi, energi potensial yang dimiliki pangeran saat sampai di tempat Rapunzel dikurung adalah $12.000$ joule.

Diketahui:

Selisih ketinggian $\Delta h=20$$\Delta h=30$ cm $=0,2$$=0,3$ m

Massa $m=4$ kg

Ditanya:

Usaha $W=?$

Usaha suatu benda merupakan hasil kali dari gaya dengan perpindahan yang ditempuh oleh benda tersebut. Usaha dapat pula diartikan sebagai perubahan energi potensialnya. Energi potensial adalah energi yang mempengaruhi benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut.

$W=\Delta EP$

$W=EP_2-EP_1$

$W=mgh_2-mgh_1$

$W=mg\left(h_2-h_1\right)$

$W=\left(4\right)\left(10\right)\left(\Delta h\right)$

$W=40\left(0,2\right)$

$W=8$ J

Jadi, usaha yang dibutuhkan Justin adalah $8$ J..

Diketahui:

Gambaran rumah Adi dan Rina.

Jumlah anak tangga $n=9$

Massa badan Adi $m_{\text{A}}=35$ kg

Massa badan Rina $m_{\text{R}}=30$ kg

Ketinggian anak tangga $h_{\text{anak tangga}}=30$ cm

Ketinggian ruang TV $h_1=0$ m (karena di dasar)

Ditanya:

Perubahan energi potensial yang bekerja jika Adi ingin naik dari ruang TV ke ruang belajar dan bermainnya $\Delta EP_{\text{A}}=?$

Dijawab:

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya (seperti ketinggian). Untuk mengetahui perubahan energi potensial, kita dapat mencarinya dengan menghitung selisih energi potensial dari keadaan awal dan keadaan akhir dengan persamaan berikut.

$\Delta EP_{\text{A}}=\left|EP_2-EP_1\right|$ (gunakan mutlak, karena selisih)

$\Delta EP_{\text{A}}=\left|m_{\text{A}}gh_2-m_{\text{A}}gh_1\right|$

Kita harus memiliki ketinggian ruang belajar dan bermain Adi. Kita dapat mencarinya dengan mengalikan jumlah adak tangga dan ketinggian tiap anak tangga.

$h_2=nh_{\text{anak tangga}}$

$h_2=\left(9\right)\left(30\right)$

$h_2=270$ cm

$h_2=2,7$ m

Kemudian kita gunakan persamaan yang sudah kita miliki di awal.

$\Delta EP_{\text{A}}=\left|m_{\text{A}}gh_2-m_{\text{A}}gh_1\right|$

$\Delta EP_{\text{A}}=\left|m_{\text{A}}g\left(h_2-h_1\right)\right|$

$\Delta EP_{\text{A}}=\left|\left(35\right)\left(10\right)\left(2,7-0\right)\right|$

$\Delta EP_{\text{A}}=945$ J

Jadi, perubahan energi potensial yang bekerja setiap kali Adi ingin naik dari ruang TV ke ruang belajar dan bermainnya sebesar $945$ J.

Diketahui:

Sistem yang diketahui.

Gaya $F=F$

Massa $m=5$ kg

Koefisien gesek $\mu=0,1$

Percepatan gravitasi $g=10$ m/s²

Ditanya:

Pernyataan yang benar $=?$

Dijawab:

Usaha suatu benda merupakan hasil kali dari gaya dengan perpindahan yang ditempuh oleh benda tersebut. Sehingga persamaannya dapat dituliskan seperti berikut.

$W=Fs$

1) Usaha dari titik A.

Kita gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem tersebut jika dipindahkan dari titik A.

Untuk menghitung usaha suatu benda, arah gaya dan arah perpindahan harus pada sumbu yang sama. Jadi, dapat kita hitung seperti berikut.

$W=Fs$

$W=\left(f_{ges}+w\sin\theta\right)s$

Gaya gesek dapat dihitung dengan mengalikan koefisien gesek dengan gaya normalnya. Sehingga persamaannya dapat dituliskan menjadi seperti berikut.

$W=\left(N\mu+w\sin\theta\right)s$

Pada gambar gaya-gaya yang bekerja, kita tahu bahwa nilai gaya normal ($N$) sama dengan nilai $w\cos\theta$. Maka persamaannya menjadi seperti berikut.

$W=\left(w\cos\theta\mu+w\sin\theta\right)s$

$W=\left(mg\cos\theta\mu+mg\sin\theta\right)s$

$W=\left(\left(5\right)\left(10\right)\left(\frac{8}{10}\right)\left(0,1\right)+\left(5\right)\left(10\right)\left(\frac{6}{10}\right)\right)\left(10\right)$

$W=\left(4+30\right)\left(10\right)$

$W=\left(34\right)\left(10\right)$

$W=340$ J

2) Usaha dari titik B.

Kita gambarkan gaya yang bekerja pada sistem tersebut jika dipindahkan dari titik B.

Untuk menghitung usaha suatu benda, arah gaya dan arah perpindahan harus pada sumbu yang sama. Jadi, dapat kita hitung seperti berikut.

$W=Fs$

$W=ws$

$W=mgs$

$W=\left(5\right)\left(10\right)\left(6\right)$

$W=300$ J

Kita hitung selisihnya.

$\text{selisih}=W_{\text{A}}-W_{\text{B}}$

$\text{selisih}=340-300$

$\text{selisih}=40$ J

Jadi, pernyataan yang benar adalah selisih usaha yang dikerjakan untuk memindahkan balok dari posisi A ke puncak bidang miring dan usaha yang dikerjakan untuk memindahkan balok dari posisi B ke puncak bidang miring sebesar 40 J.

Diketahui:

Massa Naura $m_1=40$ kg

Massa Naufal $m_2=45$ kg

Energi potensial Naura sama dengan energi potensial Naufal $EP_1=EP_2$

Ketinggian tertinggi Naura $h_1=50$ cm $=0,5$ m

Percepatan gravitasi $g=10$ m/s²

Ditanya:

Ketinggian tertinggi Naufal $h_2=?$

Dijawab:

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya (seperti ketinggian). Pada soal dikatakan bahwa energi potensial Naura dan Naufal bernilai sama. Maka kita dapat menuliskan dengan persamaan berikut.

$EP_1=EP_2$

$m_1gh_1=m_2gh_2$

$m_1h_1=m_2h_2$

$\left(40\right)\left(0,5\right)=\left(45\right)h_2$

$20=\left(45\right)h_2$

$h_2=\frac{20}{45}$

$h_2=0,44$ m

Jadi, ketinggian tertinggi yang dapat dicapai Naufal sebesar $0,44$ m.

Diketahui:

Posisi kereta mainan.

Massa kereta mainan $m=200$ gram $=0,2$ kg

Ditanya:

Energi kinetik kereta mainan tersebut setelah berjalan 10 cm dari keadaan awalnya $EK_2=?$

Dijawab:

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena gerakan atau kecepatannya. Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena keadaan atau kedudukannya (seperti ketinggian). Energi mekanik adalah total dari energi potensial dan energi kinetik suatu benda. Menurut Hukum Konservatif Energi, energi mekanik pada setiap titik memiliki nilai yang sama jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut. Dari soal kita tahu bahwa pada keadaan awal kereta mainan tersebut tidak memiliki kecepatan. Dengan demikian, energi kitetik awalnya adalah 0 Joule. Namun pada keadaan awal tersebut, kereta mainan tersebut memiliki energi potensial. Dari soal pula kita dapat mengetahui bahwa keadaan akhir kereta mainan tersebut berada di dasar (tidak memiliki ketinggian), maka energi potensialnya adalah 0 Joule. Dengan demikian kita dapat mengerjakan soal tersebut dengan persamaan berikut.

$EM_1=EM_2$

$EK_1+EP_1=EK_2+EP_2$

$0+mgh_1=EK_2+mgh_2$

Untuk menghitungnya, kita membutuhkan tinggi bidang miring tersebut. Tinggi bidang miring dapat dicari dengan phytagoras, yaitu seperti berikut.

$h_1=\sqrt{20^2-16^2}$

$h_1=\sqrt{400-256}$

$h_1=\sqrt{144}$

$h_1=12$ cm

Untuk menghitungnya, kita juga membutuhkan tinggi posisi kereta tersebut setelah kereta berjalan 10 cm. Tinggi bidang miring dapat dicari dengan phytagoras, yaitu seperti berikut.

$h_2=\sqrt{10^2-8^2}$

$h_2=\sqrt{100-64}$

$h_2=\sqrt{36}$

$h_2=6$ cm

Kemudian kita menghitung persamaan yang kita dapatkan sebelumnya.

$0+mgh_1=EK_2+mgh_2$

$mgh_1=EK_2+mgh_2$

$\left(0,2\right)\left(10\right)\left(12\right)=EK_2+\left(0,2\right)\left(10\right)\left(6\right)$

$24=EK_2+12$

$EK_2=12$ joule

Jadi, energi kinetik kereta mainan tersebut setelah berjalan 10 cm dari keadaan awalnya adalah $12$ joule.