Energi Potensial Adalah? Simak Contoh dan Rumus yang Mudah Dipahami untuk Pelajar

Liputan6.com, Jakarta - Energi potensial adalah energi tersimpan pada benda akibat posisi atau keadaan tertentu, memungkinkan benda menghasilkan kerja saat bergerak. Pemahaman konsep ini membantu menjelaskan berbagai aktivitas manusia dan proses alami di sekitar, mulai dari air yang jatuh, pegas yang diregangkan, hingga medan listrik pada komponen elektronik.

Benda diam sebenarnya menyimpan energi yang bisa dilepaskan saat kondisi berubah. Energi potensial adalah bentuk energi yang menunjukkan potensi benda untuk bergerak, atau menghasilkan energi kinetik. Konsep ini menjadi dasar penting dalam ilmu fisika, sains terapan, serta berbagai teknologi modern, membantu manusia memahami bagaimana energi tersimpan dan digunakan secara efektif.

Berbagai jenis energi muncul dari keadaan benda tertentu, masing-masing memiliki sifat unik dan aplikasi berbeda. Energi potensial adalah salah satunya, di mana terbagi menjadi energi potensial gravitasi, elastis dan listrik. Setiap jenis memiliki karakteristik khusus, rumus perhitungan, serta contoh nyata yang mudah ditemui dalam kehidupan sehari-hari, menjadikannya topik penting bagi pelajar, peneliti, maupun praktisi ilmu pengetahuan.

Berikut ulasan lengkap yang Liputan6.com rangkum dari berbagai sumber, Sabtu (27/12/2025).

Energi potensial adalah bentuk energi yang tersimpan di dalam suatu objek atau sistem akibat posisi, konfigurasi, atau keadaan relatif benda tersebut terhadap lingkungan sekitarnya. Energi ini memiliki kemampuan untuk melakukan kerja, atau mengalami transformasi menjadi bentuk energi lain ketika kondisi sistem mengalami perubahan, misalnya saat benda bergerak atau interaksi gaya terjadi.

Konsep energi potensial diperkenalkan secara formal oleh ilmuwan asal Skotlandia, William Rankine, pada pertengahan abad ke-19 sebagai bagian dari upaya memahami mekanika klasik dan prinsip konservasi energi dalam sistem fisik.

Secara konseptual, energi potensial dapat dianggap sebagai kapasitas tersembunyi suatu benda untuk menghasilkan kerja. Sebagai ilustrasi sederhana, sebuah batu yang ditempatkan di puncak bukit menyimpan energi potensial gravitasi lebih besar dibandingkan ketika berada di kaki bukit. Energi tersimpan ini akan dilepaskan secara otomatis menjadi energi kinetik saat batu mulai bergerak menuruni lereng, menunjukkan transformasi energi dari keadaan diam menjadi keadaan bergerak.

Analogi ini membantu memvisualisasikan, bagaimana energi yang tidak terlihat pada benda diam dapat menjadi sumber kerja potensial.

Dalam kerangka yang lebih luas, energi potensial tidak terbatas pada medan gravitasi saja. Energi ini juga mencakup berbagai jenis energi tersimpan lain, seperti energi potensial elastis pada pegas atau benda elastis yang ditekan atau diregangkan, energi potensial listrik yang muncul akibat interaksi muatan yang terpisah, serta energi potensial kimia yang tersimpan dalam ikatan molekul suatu zat.

Bentuk-bentuk energi ini menunjukkan bahwa energi potensial merupakan konsep fundamental yang dapat diaplikasikan dalam berbagai fenomena fisik, kimia, maupun teknik, dan menjadi dasar bagi pengembangan teknologi modern serta pemahaman sistem alam yang kompleks.

Untuk memahami konsep energi potensial secara menyeluruh, penting untuk mengenali berbagai jenis energi potensial dan cara perhitungannya. Energi potensial merupakan energi yang tersimpan di dalam suatu benda atau sistem akibat posisi, konfigurasi, atau keadaan tertentu.

Berdasarkan sifat dan mekanismenya, energi potensial dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori utama: energi potensial gravitasi, energi potensial listrik, dan energi potensial elastis. Setiap jenis memiliki prinsip kerja, contoh nyata, serta rumus perhitungan yang berbeda, sehingga pemahaman menyeluruh memerlukan penjelasan masing-masing secara rinci.

1. Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi muncul akibat posisi benda terhadap permukaan bumi atau titik referensi tertentu. Ketika sebuah benda berada pada ketinggian tertentu, ia menyimpan energi yang memiliki kemampuan untuk melakukan kerja saat benda tersebut bergerak menuruni posisi awalnya.

Misalnya, bola yang dilemparkan ke udara oleh seorang badut akan kembali jatuh ke tanah karena pengaruh gravitasi bumi. Perubahan posisi benda dari titik tinggi ke titik lebih rendah merupakan manifestasi energi potensial gravitasi yang bertransformasi menjadi energi kinetik.

Rumus untuk menghitung energi potensial gravitasi adalah:

Ep = m.g.h

Keterangan:

Ep : energi potensial (Joule)

m : massa benda (kg)

g : gravitasi bumi (m/s2)

h : ketinggian suatu benda (m)

Dengan rumus ini, setiap perubahan posisi vertikal benda dapat dikalkulasikan, sehingga mempermudah prediksi energi yang tersimpan dan potensi kerja yang dapat dihasilkan.

2. Energi Potensial Listrik

Energi potensial listrik terjadi ketika sebuah muatan listrik berada dalam medan listrik yang dihasilkan oleh muatan lain. Saat partikel bermuatan berpindah atau bergerak dalam medan listrik, gaya listrik akan bekerja padanya, sehingga energi tersimpan dalam posisi tertentu dapat berubah menjadi energi kinetik atau bentuk energi lain. Contoh penerapan energi potensial listrik termasuk muatan dalam kapasitor atau elektron dalam sirkuit listrik sebelum dialirkan.

Rumus energi potensial listrik dituliskan sebagai berikut:

Ep = k (Q.q / r)

Keterangan:

Ep : energi potensial (Joule)

k : konstanta Coulomb (9×10^9 N.m2/C2)

Q : muatan sumber atau muatan listrik yang menimbulkan medan listrik (Coulomb)

q : muatan uji atau muatan listrik yang mengalami perpindahan dalam medan listrik (Coulomb)

r : jarak muatan dari q ke Q (m)

Rumus ini memungkinkan perhitungan energi potensial listrik yang tersimpan pada suatu muatan dalam medan listrik, membantu analisis sistem elektronika maupun fenomena listrik di alam.

3. Energi Potensial Elastis

Energi potensial elastis muncul pada benda atau sistem yang memiliki kemampuan kembali ke posisi awal setelah mengalami deformasi. Contoh paling mudah terlihat pada pegas yang diregangkan atau tali busur yang ditarik oleh pemanah. Saat tali busur ditarik, usaha yang dilakukan akan disimpan sebagai energi potensial elastis. Begitu tali dilepaskan, energi tersimpan ini berubah menjadi energi kinetik yang mendorong anak panah melesat.

Selain pegas atau tali busur, energi potensial elastis juga terdapat pada benda elastis lain, seperti karet, bola karet, dan beberapa jenis material fleksibel lainnya.

Rumus energi potensial elastis dinyatakan sebagai:

Ep = ½ k.x2

Keterangan:

Ep : energi potensial (Joule)

k : konstanta Coulomb (9×10^9 N.m2/C2)

x : perubahan posisi (m)

Dengan memahami rumus ini, kita dapat menghitung jumlah energi yang tersimpan dalam sistem elastis dan memprediksi energi yang dapat dilepaskan ketika benda kembali ke posisi awalnya.

Untuk mencari tahu berapa besaran energi potensial dari suatu benda, berikut rumus-rumusnya.

1. Energi potensial gravitasi (Ug):

Ug = m * g * h

• Ug adalah energi potensial gravitasi (dalam joule, J)
• m adalah massa objek (dalam kilogram, kg)
• g adalah percepatan gravitasi (sekitar 9,81 m/s² di permukaan bumi)
• h adalah ketinggian objek di atas permukaan referensi (dalam meter, m)

Contoh soal dan jawaban:

Soal: Sebuah bola dengan massa 0,5 kg diangkat ke ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah. Hitunglah energi potensial gravitasi bola pada ketinggian tersebut.

Pembahasan: Kita dapat menggunakan rumus energi potensial gravitasi untuk menjawab soal ini.

Ug = m * g * h

• Ug adalah energi potensial gravitasi (dalam joule, J).
• m adalah massa bola (0,5 kg).
• g adalah percepatan gravitasi (sekitar 9,81 m/s² di permukaan bumi).
• h adalah ketinggian bola di atas permukaan tanah (10 meter).

Langkah-langkah perhitungan:

Masukkan nilai-nilai ke dalam rumus:

• Ug = 0,5 kg * 9,81 m/s² * 10 m
• Hitung hasilnya:
• Ug = 4,905 J

Jawaban:

Energi potensial gravitasi bola pada ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah adalah sekitar 4,905 joule.

2. Energi potensial elastis (Us):

• Us = (1/2) * k * x^2
• Us adalah energi potensial elastisitas (dalam joule, J)
• k adalah konstanta pegas (dalam newton per meter, N/m)
• x adalah perubahan panjang atau deformasi pegas dari posisi keseimbangan (dalam meter, m)

Contoh soal dan jawaban:

Soal: Sebuah pegas dengan konstanta pegas (k) sebesar 200 N/m diregangkan sejauh 0,1 meter dari posisi keseimbangan. Hitunglah energi potensial elastis yang disimpan dalam pegas tersebut.

Pembahasan: Kita dapat menggunakan rumus energi potensial elastis untuk menjawab soal ini.

Us = (1/2) * k * x^2

• Us adalah energi potensial elastis (dalam joule, J).
• k adalah konstanta pegas (200 N/m).
• x adalah perubahan panjang atau deformasi pegas dari posisi keseimbangan (0,1 meter).

Langkah-langkah perhitungan:

Masukkan nilai-nilai ke dalam rumus:

• Us = (1/2) * 200 N/m * (0,1 m)^2
• Hitung hasilnya:
• Us = (1/2) * 200 N/m * 0,01 m^2
• Us = 1 J

Jawaban:

Energi potensial elastis yang disimpan dalam pegas tersebut adalah sekitar 1 joule.

Apa itu energi potensial?

Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukan, posisi, atau kondisi tertentu dari benda tersebut, dan energi ini bersifat tersimpan.

Siapa yang pertama kali memperkenalkan istilah energi potensial?

Istilah "energi potensial" pertama kali diperkenalkan oleh insinyur dan fisikawan Skotlandia, William Rankine, pada tahun 1853.

Apa saja jenis-jenis energi potensial?

Jenis-jenis energi potensial meliputi energi potensial gravitasi, energi potensial elastis, energi potensial listrik, dan energi potensial kimia.

Bagaimana rumus energi potensial gravitasi?

Rumus untuk menghitung energi potensial gravitasi adalah Ep = m × g × h, di mana Ep adalah energi potensial, m massa, g percepatan gravitasi, dan h ketinggian.

Apa contoh penerapan energi potensial dalam kehidupan sehari-hari?

Contoh penerapan energi potensial antara lain air di bendungan (gravitasi), busur panah yang ditarik (elastis), menyalakan lampu (listrik), dan bahan bakar (kimia).