Contoh Energi Potensial dalam Kehidupan Sehari-Hari beserta Pengertian dan Jenisnya

Liputan6.com, Jakarta Energi potensial merupakan energi tersimpan yang bergantung pada posisi relatif berbagai bagian dalam suatu sistem. Memahami contoh energi potensial menjadi langkah awal yang penting untuk mengenali bagaimana konsep fundamental ini bekerja dalam kehidupan sehari-hari.

Energi ini bisa dipahami sebagai energi yang memiliki "potensi" untuk melakukan kerja. Ketika posisi, susunan, atau keadaan suatu benda berubah, contoh energi potensial tersebut akan terlihat jelas lewat pelepasan energi yang tersimpan menjadi bentuk lain seperti energi kinetik.

Istilah energi potensial diperkenalkan oleh insinyur dan fisikawan Skotlandia abad ke-19, William Rankine, meskipun konsepnya memiliki kaitan dengan gagasan potensialitas dari filsuf Yunani kuno, Aristoteles. Dilansir dari Encyclopedia Britannica, energi potensial sejatinya adalah properti dari sebuah sistem, bukan dari benda tunggal, sebuah pemahaman yang membedakannya secara mendasar dari bentuk energi lainnya. Berikut ulasan selengkapnya, dirangkum Liputan6.com pada Jumat (26/6/2026). 

Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda akibat posisinya dalam sebuah sistem. Konsep ini menjadi salah satu pilar utama dalam mekanika klasik dan terus berkembang seiring kemajuan ilmu fisika modern. Energi potensial merupakan jenis energi yang dimiliki benda karena posisi atau keadaannya, dan energi ini tersimpan serta dapat dikonversi menjadi energi kinetik. Dalam konteks fisika, benda yang tampak diam di suatu ketinggian tertentu sebenarnya menyimpan energi luar biasa yang siap dilepaskan kapan saja.

Istilah "energi potensial" diciptakan oleh William Rankine pada tahun 1853 sebagai bagian dari upaya khusus mengembangkan terminologi ilmiah. Dalam diskusinya pada tahun 1867, Rankine mendeskripsikan energi potensial sebagai "energi konfigurasi" berbanding dengan energi aktual sebagai "energi aktivitas". Klasifikasi ini membantu para ilmuwan memahami bahwa energi tidak hanya ada dalam bentuk gerak, tetapi juga tersimpan dalam posisi dan susunan benda.

Energi potensial muncul dalam sistem yang bagian-bagiannya memberikan gaya satu sama lain dengan besaran yang bergantung pada konfigurasi atau posisi relatif bagian-bagian tersebut. Sebagai ilustrasi, sebuah bola baja yang diangkat ke ketinggian tertentu menyimpan energi potensial gravitasi. Kerja yang dilakukan untuk memisahkan bola dan Bumi lebih jauh, atau mengangkat bola, mentransfer energi tambahan ke sistem tempat energi itu tersimpan sebagai energi potensial gravitasi.

Baca juga: Bunyi Hukum Kekekalan Energi, Jenis, dan Contoh Penerapannya

Sebelum membahas contoh energi potensial secara spesifik, penting untuk memahami klasifikasi utamanya. Jenis-jenis umum energi potensial meliputi energi potensial gravitasi, energi potensial elastis dari pegas yang terdeformasi, dan energi potensial listrik dari muatan listrik dalam medan listrik. Namun, cakupan energi potensial jauh lebih luas dari ketiga jenis tersebut. Sebagaimana disampaikan U.S. Energy Information Administration (EIA), "energi potensial adalah energi tersimpan dan energi posisi."

1. Energi Potensial Gravitasi — Energi potensial gravitasi adalah energi dalam benda yang berada pada posisi vertikal, akibat gaya gravitasi yang bekerja untuk menariknya ke bawah. Besarnya energi ini bergantung pada ketinggian dan massa benda; semakin berat benda dan semakin tinggi posisinya dari permukaan tanah, semakin besar energi potensial gravitasi yang dimilikinya. Inilah jenis yang paling sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari benda jatuh akibat gravitasi hingga aliran air di bendungan.
2. Energi Potensial Elastis — Energi potensial elastis adalah energi yang tersimpan dalam benda yang dapat diregangkan atau dimampatkan, seperti trampolin, karet gelang, dan tali bungee. Semakin besar suatu benda dapat diregangkan, semakin besar energi potensial elastis yang dimilikinya. Prinsip ini menjadi dasar kerja pegas dalam jam mekanik hingga sistem suspensi kendaraan.
3. Energi Potensial Kimia — Energi kimia adalah energi yang tersimpan dalam ikatan atom dan molekul, contohnya baterai, biomassa, minyak bumi, gas alam, dan batu bara. Berdasarkan data EIA, energi kimia dikonversi menjadi energi termal ketika orang membakar kayu di perapian atau membakar bensin di mesin mobil.
4. Energi Potensial Nuklir — Energi nuklir adalah energi yang tersimpan dalam inti atom — energi yang menahan inti tetap bersatu, dan energi dalam jumlah besar dapat dilepaskan ketika inti-inti tersebut digabungkan atau dipisahkan. Sebagaimana dikutip dari Vaia, dalam reaksi fusi, energi dilepaskan saat dua inti kecil bergabung, seperti isotop hidrogen deuterium dan tritium yang bergabung membentuk helium.
5. Energi Potensial Listrik — Energi yang tersimpan di antara pelat-pelat kapasitor bermuatan merupakan energi potensial listrik. Sebuah benda dapat memiliki energi potensial berdasarkan posisi muatan listriknya di dalam suatu medan listrik. Energi ini sangat bergantung pada besar muatan objek serta kekuatan medan listrik yang memengaruhinya.
6. Energi Potensial Magnetik — Benda yang ditempatkan dalam medan magnet menyimpan energi potensial magnetik. Ketika benda tersebut bergerak menuju atau menjauhi medan magnet, energi ini dapat dikonversi menjadi energi kinetik.

Baca juga: Macam-Macam Energi Potensial, Pahami Aplikasinya dalam Kehidupan Sehari-hari

Beragam contoh energi potensial bisa ditemukan di sekitar kita, mulai dari peristiwa alam hingga teknologi buatan manusia. Berikut sejumlah contoh yang umum dijumpai beserta penjelasan singkatnya.

1. Buah Jatuh dari Pohon — Buah yang menggantung di dahan memiliki energi potensial gravitasi. Saat jatuh, energi tersebut berubah menjadi energi kinetik hingga membentur tanah. Inilah salah satu contoh energi potensial paling klasik yang menginspirasi Isaac Newton merumuskan hukum gravitasi.
2. Air Terjun — Energi gravitasi tersimpan dalam ketinggian benda; semakin tinggi dan semakin berat benda tersebut, semakin besar energi gravitasi yang tersimpan. Air terjun menjadi demonstrasi sempurna dari prinsip ini, dengan air yang mengalir dari ketinggian membawa energi potensial gravitasi yang luar biasa besar.
3. Roller Coaster — Saat kereta roller coaster perlahan naik ke puncak bukit pertama, energi potensial ditambahkan ke sistem. Ketika kereta mencapai puncak bukit, energi potensial yang tersimpan mencapai maksimum, lalu energi potensial tersebut ditransformasikan menjadi energi kinetik.
4. Menara Air — Menara air mengandung sejumlah besar energi potensial gravitasi karena pompa digunakan untuk mengangkat air tinggi ke langit, dan energi potensial yang tersimpan dalam air kemudian dapat digunakan kapan saja untuk menyuplai tekanan air ke seluruh kota.
5. Busur dan Anak Panah — Dalam kasus busur dan anak panah, ketika busur ditarik, busur menyimpan sejumlah energi yang bertanggung jawab atas energi kinetik yang diperoleh saat dilepaskan. Ini merupakan contoh energi potensial elastis yang telah dimanfaatkan manusia sejak ribuan tahun lalu.
6. Pegas yang Tertekan — Dibutuhkan energi untuk menekan pegas, dan karena energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi hanya diubah dari satu bentuk ke bentuk lain, energi kinetik yang digunakan untuk menekan pegas telah dikonversi menjadi energi potensial. Ketika pegas dilepaskan, energi potensial yang tersimpan akan dikonversi kembali menjadi energi kinetik.
7. Bahan Bakar Kendaraan — Energi kimia dikonversi menjadi energi termal saat orang membakar bensin di mesin mobil. Setiap liter bensin menyimpan energi potensial kimia dalam ikatan molekulnya yang siap dilepaskan selama proses pembakaran.
8. Makanan yang Kita Makan — Makanan mengandung energi potensial kimia — saat tubuh kita mencernanya, energi yang tersimpan dikonversi menjadi energi untuk bergerak dan tumbuh.
9. Bersepeda Menuruni Bukit — Ketika seseorang mengendarai sepeda menuruni bukit curam dan bertambah cepat, energi gravitasi sedang dikonversi menjadi energi gerak. Semakin tinggi bukit, semakin besar energi potensial gravitasi yang dimiliki pengendara.
10. Baterai — Baterai menyimpan energi potensial kimia yang dapat diubah menjadi energi listrik. Prinsip ini menjadi dasar teknologi penyimpanan energi modern.
11. Dinamit — Seperti yang dijelaskan oleh platform edukasi sains online, dinamit mengandung nitrogliserin sebagai komponen utamanya. Di dalam dinamit, energi luar biasa tersimpan dengan aman dalam bentuk ikatan kimia antar-atom, yang kemudian dapat dilepaskan secara masif dan eksplosif ketika dipicu.
12. Batu di Tepi Tebing — Batu yang berada di tepi tebing menyimpan energi potensial; jika batu tersebut jatuh, energi potensial akan dikonversi menjadi energi kinetik karena batu tersebut bergerak.
13. Pembangkit Listrik Tenaga Air — PLTA adalah contoh lain dari energi gravitasi, di mana gravitasi memaksa air turun melalui turbin hidroelektrik untuk menghasilkan listrik. Indonesia sendiri tengah mengembangkan berbagai proyek PLTA besar.

Baca juga: Energi Potensial Adalah? Simak Contoh dan Rumus yang Mudah Dipahami

Rumus energi potensial bergantung pada gaya yang bekerja pada dua benda. Setiap jenis energi potensial memiliki formulasi matematisnya sendiri. Para fisikawan mengukur energi potensial — dan setiap bentuk energi lainnya — dalam satuan Joule (J), di mana satu joule setara dengan satu newton-meter. Pemahaman tentang satuan ini penting agar perhitungan gaya dan energi menjadi lebih akurat.

Untuk energi potensial gravitasi, rumus yang digunakan adalah Ep = m × g × h, di mana m adalah massa benda (kg), g adalah percepatan gravitasi di permukaan Bumi (sekitar 9,8 m/s²), dan h adalah ketinggian benda dari titik acuan (m). Penting untuk dicatat bahwa energi potensial gravitasi tidak bergantung pada jarak tempuh benda, melainkan pada perpindahan, yaitu selisih antara ketinggian awal dan akhir benda. Hal ini membuat perhitungan menjadi lebih sederhana dalam berbagai konteks fisika.

Untuk energi potensial elastis, rumusnya adalah Ep = ½ × k × x², di mana k merupakan konstanta pegas (N/m) dan x adalah simpangan dari posisi kesetimbangan (m). Merujuk CK-12 Foundation, energi potensial elastis adalah energi yang tersimpan dalam benda ketika diregangkan atau dimampatkan, yang dapat dihitung menggunakan formula tersebut dengan k sebagai konstanta pegas dan x sebagai perpindahan dari posisi kesetimbangan. Rumus ini berlaku untuk benda yang mengikuti Hukum Hooke, seperti pegas ideal.

Sementara untuk energi potensial listrik, formulanya melibatkan muatan listrik, konstanta Coulomb, dan jarak antar-muatan. Dalam fisika, energi dan kerja memiliki hubungan yang ekuivalen (setara), di mana perubahan energi potensial suatu sistem merupakan representasi dari kerja atau usaha yang dilakukan oleh atau terhadap sistem tersebut. Pemahaman hubungan ini sangat membantu saat menghitung berbagai contoh energi potensial dalam soal-soal fisika dan termodinamika. Pemahaman hubungan ini sangat membantu saat menghitung berbagai contoh energi potensial dalam soal-soal fisika dan termodinamika.

Konsep energi potensial bukan sekadar teori di ruang kelas. Dalam skala industri, prinsip ini menjadi fondasi berbagai teknologi yang mempengaruhi kehidupan jutaan orang. Energi potensial gravitasi memiliki sejumlah kegunaan praktis, terutama pembangkitan listrik dengan sistem pompa-penyimpanan (pumped-storage hydroelectricity). Contohnya di Dinorwig, Wales, terdapat dua danau di ketinggian berbeda, dan saat listrik surplus tidak dibutuhkan, air dipompa ke danau yang lebih tinggi sehingga mengubah energi listrik menjadi energi potensial gravitasi.

Di Indonesia, penerapan energi potensial gravitasi dalam Pembangkit Listrik Tenaga Air terus dikembangkan. Air yang ditampung di waduk pada ketinggian tertentu menyimpan energi potensial gravitasi, yang kemudian dikonversi menjadi energi kinetik saat mengalir melalui turbin, dan akhirnya diubah menjadi energi listrik oleh generator. Sistem ini memanfaatkan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan.

Dalam dunia otomotif, energi potensial elastis diterapkan pada sistem suspensi kendaraan menggunakan pegas yang menyerap guncangan jalan. Sistem rem regeneratif pada mobil listrik juga memanfaatkan prinsip konversi antara energi kinetik dan potensial. Dari energi kinetik kembali menjadi energi potensial kimia di dalam baterai, alih-alih terbuang sia-sia menjadi energi termal. Prinsip hukum kekekalan energi inilah yang mendasari efisiensi teknologi tersebut.

Pada skala yang lebih besar, energi potensial nuklir menjadi sumber daya strategis untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Energi potensial nuklir adalah energi yang berada di dalam inti atom dan merupakan salah satu sumber energi paling kuat di alam semesta. Energi ini dapat dilepaskan melalui fusi — ketika dua inti kecil bergabung — atau melalui fisi — ketika inti atom berat dipecah menjadi dua atau lebih inti atom yang lebih ringan. Kedua proses ini menghasilkan energi dalam jumlah masif yang dimanfaatkan untuk kebutuhan listrik skala besar.

Baca juga: Contoh Energi Alternatif, Ramah Lingkungan dan Bisa Digunakan di Indonesia

Apa perbedaan utama antara energi potensial dan energi kinetik?

Energi potensial adalah energi tersimpan, sedangkan energi kinetik adalah energi benda yang bergerak. Energi potensial bergantung pada posisi atau konfigurasi benda dalam sebuah sistem, seperti ketinggian benda di atas tanah atau regangan pegas. Sementara itu, energi kinetik bergantung pada massa dan kecepatan benda yang sedang bergerak. Keduanya saling terkait dalam hukum kekekalan energi mekanik.

Apakah energi potensial selalu bernilai positif?

Tidak selalu. Nilai energi potensial bergantung pada pemilihan titik acuan. Energi potensial bernilai maksimum di puncak dan terus berkurang saat benda jatuh, lalu bernilai nol saat benda mencapai permukaan tanah. Dalam konteks gravitasi universal, energi potensial bahkan bisa bernilai negatif ketika titik acuan ditetapkan di jarak tak terhingga.

Bagaimana energi potensial dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik?

Salah satu penerapan paling umum adalah melalui Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). PLTA merupakan contoh energi gravitasi, di mana gravitasi memaksa air turun melalui turbin hidroelektrik untuk menghasilkan listrik. Air yang ditampung di ketinggian menyimpan energi potensial gravitasi, dan saat dilepaskan, energi tersebut menggerakkan turbin yang terhubung dengan generator untuk memproduksi energi listrik.