10 Contoh Soal Kinetik, Energi Potensial, Energi Mekanik dan Kunci Jawaban

Ditanyakan:
Kecepatan mobil (V)

Jawab:
Ek = 1/2 . mv2

V = √ 2 x Ek/m

V = √ 2 x 560.000 / 800

V = 37,42 m/s

Jadi kecepatan mobil jip adalah 37,42 m/s

Contoh Soal 5

5. Balok memiliki massa 5 kg meluncur pada permukaan dengan kecepatan 2,5 m/s. Beberapa waktu kemudian, balok tersebut meluncur dengan kecepatan 3,5 m/s. Berapakah usaha total yang dikerjakan pada balok selama selang waktu tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:
Massa benda = 5 kg

Kecepatan benda awal (V1) = 2.5 m/s

Kecepatan benda akhir (V2) = 3.5 m/s

Ditanyakan:
Usaha total yang dikerjakan pada benda.

Jawab:
W = Ek2 – Ek1

W = 1/2 m.v22 – 1/2 m.v12

W = 1/2 m (v22 – v12)

W = 1/2.5. [(3,5)2 – (2,5)2]

W = 15 Joule

Jadi usaha total yang dikenakan pada benda adalah sebesar 15 Joule.

Contoh Soal 6

6. Apel dengan massa 300 gram jatuh dari poho pada ketinggian 10 meter. Jika besar gravitasi (g) = 10 m/s2, hitunglah energi mekanik pada apel!

Pembahasan:

Diketahui:
massa benda : 300 gram (0,3 kg)

gravitasi g = 10 m/s2

ketinggian h = 10 m

Ditanyakan:
Energi mekanik (Em) apel

Jawab:
Benda jatuh dan tidak diketahui kecepatannya, maka energi kinetik (Ek) diasumsikan bernilai nol (Ek = 0)

Em = Ep + Ek

Em = Ep + 0

Em = Ep

Em = m.g.h

Em = 0,3 kg . 10 .10

Em = 30 joule

Kesimpulan

Energi mekanik yang dimiliki oleh apel yang jatuh tersebut adalah 30 joule.

Contoh Soal 7

7. Sebuah buku bermassa1 kg jatuh dari gedung. Ketika jatuh ke tanah, kecepatan buku tersebut adalah 20 m/s. Berapakah tinggi gedung tempat buku terjatuh jika nilai g = 10 m/s2?

Pembahasan:

Diketahui
massa m = 1 kg

kecepatan v = 20 m/s

grafitasi g = 10 m/s2

Ditanyakan
Ketinggian gedung (h)

Jawab
Em1 = Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22

Ep = maksimum

Ek1 = 0 (karena buku belum bergerak

Ep2 = 0 (karena buku sudah berada di tanah dan tidak memiliki ketinggian)

Ek2 = maksimum

m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v22

1 x 10 x h = 1/2 x 1 x 202

10 x h = 200

h = 200/10

h = 20 meter.

Kesimpulan

Jadi, ketinggian gedung tempat buku terjatuh adalah setinggi 20 meter.

Contoh Soal 8

8. Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar secara vertikal ke atas dengan kecepatan awal adalah 20 m/s. Apabila percepatan gravitasi g = 10 m/s2, maka ketinggian benda saat energi potensialnya sama dengan tiga perempat energi kinetik maksimumnya adalah …

Diketahui
massa m = 1 kg

Kecapatan awal (V1) = 20 m/s

percepatan grafitasi g = 10 m/s2

Ep = 3/4 . Ek maksimum

Ditanyakan:
Ketinggian benda saat Ep = 3/4 . Ek maks

Jawab:
Benda bergerak ke atas (vertikal), maka energi kinetik maksimum benda adalah saat awal gerak kecepatan benda dilemparkan.

Ek maks = Ek awal

Ek maks = 1/2.m.v12

Ek maks = 1/2.1.(20)2

Ek mask = 200 joule

Ketinggian benda dapat dihitung sebagai berikut:

Ep = 3/4. Ek maks

m.g.h = 3/4 (200)

1.10.h = 150

10h = 150

h = 15 meter.

Jadi, ketinggian benda saat energi potensial benda sama dengan tiga perempat energi kinetik maksimum adalah 15 meter.

Contoh Soal 9

9. Diketahui sebuah lemari bermassa 10 kg dinaikkan ke lantai 8 sebuah gedung apartemen dengan energi potensial sebesar 2000 Joule. Berapa tinggi lantai ke-8 apartemen tersebut? (g = 10 m/s2)

Pembahasan:

Diketahui m: 10 kg, Ep: 2000 J, g: 10 m/s2

Ditanyakan ketinggian apartemen lantai ke-8 (h), maka masukkan semua yang diketahui ke dalam rumus energi potensial.

Ep = m x g x h

2000 = 10 x 10 x h

2000 = 100 x h

h = 2000 : 100

h = 20 meter.

Contoh Soal 10

10. Sebuah mobil bermassa 20.000 kg bergerak ke arah timur dengan kecepatan 20 m/s. Berapakah energi kinetik mobil tersebut?

Pembahasan:

Diketahui m: 20.000 kg, v: 20 m/s

Ditanyakan energi kinetik, maka masukkan semua yang diketahui ke dalam rumus energi kinetik.

Ek = 1/2 x m x (v)2

Ek = 1/2 x 20.000 x (20)2

Ek = 10.000 x 400

Ek = 4.000.000 J

Ek = 4.000 kJ (kiloJoule)

(Gramedia)