17 Contoh soal energi kinetik beserta pembahasannya, mudah dipahami

Brilio.net - Dalam materi fisika dapat kita terapkan dalam kehidupan sehari-hari sehingga memudahkan kita dalam mengerjakan hal yang berat menjadi ringan. Contoh penerapan fisika dalam kehidupan sehari-hari adalah prinsip katrol, pesawat sederhana, pembuatan jembatan dan masih banyak lagi.

Salah satu materi fisika yang mudah dipahami adalah energi kinetik. Pengetahuan akan energi kinetik tidak hanya bermanfaat dalam sekolah saja, namun juga memiliki manfaat dalam menjalani kehidupan sehari-hari. Kamu dapat memahami suatu kejadian dan menghitung energinya menggunakan rumus energi kinetik.

Berikut brilio.net rangkum dari berbagai sumber, Selasa (25/10).

Pengertian energi kinetik

Energi kinetik atau energi gerak (disebut juga energi kinetik) adalah energi yang dimiliki oleh sebuah benda karena gerakannya. Energi kinetik sebuah benda didefinisikan sebagai usaha yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah benda dengan massa tertentu dari keadaan diam hingga mencapai kecepatan tertentu.

Oleh karena itu, semua benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu akan memiliki energi kinetik, sedangkan semua benda yang diam tidak akan memiliki energi kinetik. Dapat diketahui pula bahwa benda yang bergerak semakin cepat, akan memiliki energi kinetik semakin besar. Demikian pula jika massa benda semakin besar, maka energi kinetik benda juga akan semakin besar.

Terdapat banyak sekali energi, namun yang paling utama yaitu:

- Energi kinetik
- Energi potensial

Rumus energi kinetik

Ek = 1/2 m.v2

keterangan:

Ek = Energi kinetik (Joule)
m = Massa benda (kilogram)
v = Kecepatan atau laju benda (m/s)

Rumus energi potensial EP = m . g . h.

Keterangan:

EP = Energi potensial (J)
m = Massa benda (kg)
h = Ketinggian benda (m)
g = Gravitasi (m/s²)

Rumus energi kinetik pada ketinggian tertentu Ek = Ep.

Rumus energi kinetik pegas adalah sebagai berikut

Ek + Ep = Em
Ek = Em – Ep
Ek = ½ k (A² – y²)
Rumus energi kinetik benda jatuh didapatkan dari hukum kekekalan energi mekanik yaitu sebagai berikut.

Em1 = Em2
Em1 = Ep1 + Ek1
Em2 = Ep2 + Ek2
Sehingga, rumus energi kinetik benda jatuh adalah Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2. Dalam menulis jawaban, kamu harus selalu menuliskannya dalam Joule (J), yang merupakan satuan energi kinetik dalam pengukuran standar. 1 Joule setara dengan 1 kg x m²/s².

Penulis: Magang/Feni Listiyani

Contoh soal energi kinetik

1. Sebuah benda dikatakan memiliki energi kinetik sebesar 200 J karena benda tersebut bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Perkirakan besar massa benda tersebut!

Jawab:

Dik: Ek = 200 J; v = 36 km/jam = 10 m/s

Dit: m =...?

Penyelesaian:

Ek = 1/2 m.v2

m = 2Ek/v2

m = 2 (200)/102

m = 4 kg

Jadi, massa yang terdapat pada beda tersebut adalah 4 kg.

2. Sebuah mobil sedan memiliki energi kinetik sebesar 560.000 Joule. Jika mobil tersebut mempunyai massa sebesar 800 kg, maka hitunglah kecepatan mobil sedan tersebut!

Penyelesaian

Diketahui:

Energi kinetik (Ek) = 560.000 J

Massa mobil (m) = 800 kg

Ditanya:

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 sedan adalah 37,42 m/s.

3. Suatu benda bermassa 30 kg memiliki energi kinetik 500 J. Berapakah kecepatannya?

Penyelesaian

Diketahui:

m = 30 kg

Ek = 500 J

Ditanya:

Kecepatan (v) ?

Jawab:

Ek = ½ x mv²

500 J = ½ x 30 x v²

V² = 500/0,5 x 30

V² = 500/15

V² = 33,33 m²/s²

V = √ 33,33 m²/s²

V = 5,77 m/s

Jadi, kecepatan benda tersebut adalah 5,77 m/s.

4. Sebuah benda memiliki massa 2 kg berada pada ketinggian 10 meter dari tanah. Benda tersebut semula dalam keadaan diam, kemudian dijatuhkan sehingga mencapai tanah. Jika g = 10 m/s2, maka berapakah energi kinetik benda saat ketinggian 5 meter dari tanah?

Penyelesaian

Diketahui:

Massa benda (m) = 2 kg

Tinggi awal (h1) = 10 m

Tinggi saat posisi kedua (h2) = 5 m

Gravitasi bumi (g) = 10 m/s²

Ditanya:

Ek saat h2 = 5 m

Jawab:

Em1 = Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

m.g.h + ½ m.v² = m.g.h + Ek2

2 kg x 10 m/s² x 10 m + 0 = 2 kg x 10 m/s² X 5 m + Ek2

200 J = 100 J + Ek

Ek = 200 J – 100 J

Ek = 100 J

Jadi, energi kinetik benda saat berada di ketinggian 5 meter adalah 100 J.

5. Sebuah bola memiliki massa 2 kg jatuh dari ketinggian 30 m. Jika g = 10 m/s² dan kecepatan benda 20 m/s, Hitunglah energi kinetik yang timbul!

Penyelesaian

Diketahui:

m = 2 kg

h = 30 m

g = 10 m/s²

Ditanya:

Ek ?

Jawab:

Ek = Ep

Ek = m x g x h

Ek = 2 x 10 x 30

Ek = 600 J

Jadi, besar energi kinetik benda tersebut adalah 600 J.

6. Sebuah mobil memiliki massa 500 kg melaju dengan kecepatan 25 m/s. Hitung 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 . m v2

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.

7. 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

Ditanya:

Kecepatan mobil (v)?

Jawab:

Ek = 1/2 . m v2

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.

8. Sebuah kendaraan bermotor bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Hitunglah energi kinetik jika massa kendaraan tersebut 25 kg!

Diketahui :

v = 2 m/2

m = 25 kg

Ditanya :

Ek ?

Jawab :

Ek = ½ m v2

Ek = ½ x 25 x 22

Ek = ½ x 25 x 4

Ek = ½ x 100

Ek = 50 Joule

Jadi, energi kinetik pada kendaraan tersebut adalah 50 Joule.

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

Jawab:

Dik: m = 20.000 kg; v = 20 m/s;

Dit: Ek =...?

Penyelesaian:

Ek = 1/2 m.v2

Ek = 1/2 (20.000.202)

Ek = 1/2 (8000.000)

Ek = 4000.000 J

Ek = 4.000 kJ

10. Sebuah benda memiliki massa 80 kg dengan kecepatan bergerak 18 m/s, maka berapakah energi kinetik yang dihasilkan oleh benda tersebut?

Diketahui:

m = 80 kg

v = 18 m/s

Jawab:

Ek = 1/2 . m . v2

= 1/2 . 80 . 182

= 12.96 Joule

11. Sebuah mobil memiliki massa 600 kg dengan kecepatan melaju adalah 30 m/s, maka berapakah besarnya energi kinetik dari mobil tersebut?

Diketahui:

m = 600 kg

v = 30 m/s

Jawab:

Ek = 1/2 . m . v2

= 1/2 . 600 . 302

= 1/2 . 600 . 900

= 270.000 Joule

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

Jawab:

Ek = 1/2 m.v2

= 1/2 (20.000.202)

= 1/2 (8000.000)

= 4000.000 J

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

Jawab:

Ek = 1/2 . m v2

Ek = 1/2 . 500 . (25)2

Ek = 156.250 Joule

14. Sebuah batu memiliki massa 2 kg dijatuhkan dari ketinggian 20 meter. Hitunglah energi
potensial batu tersebut! (Percepatan gravitasi 10 m/s^2)

Jawab:

EP = m.g.h

EP = 2.10.20

EP = 400 J

15. Mobil pak Parto berjalan dengan kelajuan 3 m/s. Massa mobil pak Parto adalah 1 ton. Berapa energi kinetik mobil pak Anto?

Jawab :

m = 1 ton = 1000 kg dan v = 3 m/s