Energi potensial adalah energi yang disimpan oleh suatu objek karena posisi atau konfigurasinya. Masalah ini menjadi sangat menarik ketika kita mempertimbangkan objek seperti pegas yang memiliki potensi untuk meregang dan menekan. Di sinilah kita mempelajari energi potensial yang diperlukan untuk meregangkan dan menekan pegas.
Sebelumnya, kita perlu mengingat Hukum Hooke yang menyatakan bahwa gaya yang diperlukan untuk meregangkan atau menekan pegas sebanding dengan perubahan panjangnya. Ini dapat ditulis sebagai F = kx, di mana F adalah gaya yang diperlukan, k adalah konstanta pegas, dan x adalah perubahan panjang pegas.
Maka energi potensial yang disimpan dalam pegas ketika diperpanjang atau dikompresi sejauh x dari posisi setimbangnya diberikan oleh rumus
E = 1/2*kx^2dengan E adalah energi potensial, k adalah konstanta pegas dan x adalah perpindahan dari posisi setimbangnya.
Secara intuitif, ini membuat sense. Semakin jauh kita meregangkan atau menekan pegas, semakin banyak energi yang kita simpan di dalamnya, dan semakin besar gaya yang ia kembalikan ketika dilepas.
Yang menarik adalah bahwa energi potensial ini tidak bergantung pada bagaimana kita meregangkan atau menekan pegas. Itu bisa dilakukan perlahan atau cepat, dalam satu gerakan besar atau banyak gerakan kecil – energi total yang disimpan selalu sama.
Selain itu, energi ini selalu positif. Ini karena konstanta pegas dan perpindahan kuadrat selalu positif, dan hal ini juga masuk akal secara fisik – meregangkan atau menekan pegas selalu membutuhkan usaha, dan oleh karena itu energi.
Begitu kita lepaskan pegas, energi potensial ini kemudian berubah menjadi energi kinetik saat pegas kembali ke posisi aslinya. Secara total, energi dalam sistem ini (pega dan apa pun yang sedang memanipulasi pegas) akan tetap konstan sepanjang proses tersebut, asumsi tidak ada gaya eksternal lain atau kehilangan energi karena gesekan.
Jadi, jawabannya apa? Dengan memahami konsep di atas, kita telah melihat bagaimana merentangkan dan menekan pegas memerlukan dan menyimpan energi potensial. Perumusan matematis ini memungkinkan kita untuk melakukan perhitungan yang tepat tentang berapa banyak energi yang dibutuhkan dalam berbagai situasi.
