TUGAS 2 FISIKA SMT 2

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN ENERGI KINETIK

Soal 1

Sebuah mobil sedan yang memiliki massa 500 kg sedang melaju dengan kecepatan 25 m/s. Hitunglah energi kinetik mobil pada kelajuan tersebut! Apa yang akan terjadi jika mobil direm secara mendadak?

Diketahui:
– massa mobil (m) = 500 kg
Kecepatan mobil (v) = 25 m/s

Ditanyakan:
Energi kinetik dan kejadian jika mobil direm mendadak

Jawab:
Energi kinetik mobil sedan dapat dihitung sebagai berikut:

Ek = 1/2 . mv2
Ek = 1/2 . 500 . (25)2
Ek = 156.250 Joule

Ketika mobil direm, mobil akan berhenti. Energi kinetik akan berubah menjadi energi panas dan energi bunyi yang ditimbulkan oleh gesekan antara rem dengan as roda dan ban mobil dengan jalan.

Soal 2

Sebuah mobil jip mempunyai energi kinetik sebesar 560.000 Joule. Jika mobil tersebut mempunyai massa sebesar 800 kg, maka kecepatan mobil jip tersebut adalah …

Diketahui:
– Energi kinetik (Ek) = 560.000 Joule
– Massa mobil (m) = 800 kg

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

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?

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 ENERGI MEKANIK DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Salah satu contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika Anda memegang sebuah benda pada ketinggian 3 meter di atas tanah, maka benda tersebut tidak memiliki energi kinetik, akan tetapi benda tersebut memiliki energi potensial.

Benda tersebut tidak memiliki energi kinetik karena belum bergerak. Benda tersebut memiliki energi potensial karena posisinya berada 3 meter di atas titik atau bidang acuan

Energi mekanik adalah gabungan dari energi potensial dan energi kinetik, maka jika ada benda yang memiliki energi potensial saja atau energi kinetik saja, itu sudah termasuk ke dalam contoh energi mekanik.

Benda yang tadi di awal dipegang, jika dijatuhkan akan memiliki energi kinetik karena sudah bergerak. Ketika benda sampai tanah dan berhenti, maka ia tidak lagi memiliki energi potensial karena kedudukan atau posisi benda sudah sama atau berada pada titik acuan.

Contoh lain dari energi mekanik dalam kehidupan ada pada permainan bilyar. Ketika bola A dipukul dan mengenai bola B yang diam, disitu terjadi perubahan energi dari energi potensial ke energi kinetik. Hal ini menyebabkan bola yang tadinya diam menjadi bergerak setelah ditumbuk bola A

Contoh energi mekanik sehari-hari berikutnya adalah pada permainan ayunan. Pada awalnya, sebuah usaha akan diberikan pada ebuah sistem ayunan. Ayunan akan bergerak dari titik terendah A sampai pada titik tertinggi B dan C.

Sistem ayunan akan memiliki energi potensial maksimum ketika berada di titik B dan C, sedangkan energi kinetknya nol. Setelah berayun-ayun, energi kinetik lama-lama akan berkurang karena sudah diubah menjadi energi kinetik.

Contoh energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari sangatlah banyak. Contoh lainnya adalah ketika buah jatuh dari pohon buku jatuh dari ketinggian, dan ketika seseorang sedang melakukan lompat galah.

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN ENERGI MEKANIK

Soal 1

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

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.

Soal 2

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?

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.

Soal 3

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.