Kita berjalan ke sini, kita berjalan ke sana, kita berjalan ke mana-mana. Mungkin Anda sedang menuju kantor atau hendak makan siang di kota yang sibuk. Anda mengeluarkan energi, dan latihan fisik itu baik untuk Anda. Tapi bagaimana jika, di atas semua itu, kita bisa menangkap kembali semua energi yang dihasilkan secara cuma-cuma itu dan mengubahnya menjadi listrik yang bisa digunakan?
Ini adalah hal yang nyata. Sistemnya telah dipasang di puluhan negara. Tonton video ini. Dan mengapa berhenti di situ? Anda bisa memasangnya di disko dan memanfaatkan gerakan kaki yang enerjik untuk menyalakan lampu strobo. Atau memasukkannya ke dalam permainan hopscotch di taman bermain. Kalau kita pikirkan lebih lanjut, kemungkinannya tidak terbatas.
Tapi bagaimana cara kerjanya? Dan berapa banyak daya yang bisa dihasilkan? Jelas satu orang tidak akan membuat perbedaan yang besar, tapi kalau diterapkan di trotoar New York yang penuh sesak, mungkin kita akan mendapat hasil yang signifikan. Bisakah kita memasang ini di seluruh dunia dan berhenti menggunakan bahan bakar fosil? Mari kita cari tahu!
Mengikuti Bola yang Memantul
Pertama, kita perlu model manusia yang sedang berjalan. Mudah, kan? Berjalan itu sangat mudah sampai anak umur setahun pun bisa melakukannya. Sebenarnya, gerak bipedal sangatlah rumit dari perspektif fisika. Serius, kalau Anda harus belajar berjalan dari model fisika, Anda mungkin masih akan duduk di stroller. Jadi mari kita mulai dengan sesuatu yang lebih sederhana: sebuah bola yang memantul.
Percaya atau tidak, ini adalah analogi yang cukup bagus. Kita bisa langsung melihat ada tiga jenis energi yang terlibat: energi kinetik, energi potensial gravitasi, dan energi potensial pegas.
Energi kinetik berkaitan dengan gerak suatu benda—semakin cepat ia bergerak, semakin besar energi kinetiknya. Jika Anda mengambil bola dan menjatuhkannya, ia akan berakselerasi ke bawah, yang berarti energi kinetiknya meningkat. Tapi dari mana energi tambahan itu berasal?
Jawabannya: Itu tersimpan di dalam medan gravitasi. Inilah yang disebut energi potensial gravitasi. Besarnya tergantung pada kekuatan medan (g = 9,8 newton per kilogram di Bumi), massa benda, dan seberapa tingginya dari tanah. Saat sebuah bola jatuh, energi potensial gravitasinya berkurang dan energi kinetiknya meningkat.
Di sini kita bisa melihat sesuatu yang sangat kuat. Kita menyebutnya konservasi energi. Ini menyatakan bahwa jika kita memiliki sistem tanpa masukan atau keluaran energi—yang disebut sistem tertutup—energinya dapat berubah bentuk, tetapi jumlah total energinya tetap konstan.
Terakhir, ada energi potensial pegas. Ini adalah energi yang tersimpan dalam benda elastis ketika dikompresi. Ketika bola menghantam tanah, ia berubah bentuk dan berhenti. Jika Anda memiliki kamera berkecepatan tinggi, Anda akan melihatnya menjadi rata untuk sesaat karena energi kinetik diubah menjadi energi pegas.
Kemudian bola itu terpantul untuk mendapatkan kembali bentuknya. Energi potensial pegas diubah kembali menjadi energi kinetik dalam arah yang berlawanan dan bola tersebut terpental ke atas. Ini tampilannya:
Animasi: Rhett Allain