Contoh soal energi mekanik.

Pengertian energi mekanik dan contoh soalnya 2023 brilio.net

foto: freepik.com

Soal 1

Sebuah bola dengan massa 0,5 kg dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Tinggi maksimum yang dapat dicapai oleh bola adalah 5 meter di atas titik pelemparan. Berapakah energi mekanik bola saat berada di titik tertinggi dan saat berada di titik pelemparan?

Penyelesaian:
Diketahui massa bola m = 0,5 kg, kecepatan awal bola V0 = 10 m/s, tinggi maksimum bola h = 5 m, percepatan gravitasi g = 9,8 m/s.

Rumus energi mekanik:
EM = EK + EP

Ket:
EK adalah energi kinetik
EP adalah energi potensial

Rumus energi kinetik adalah EK = 1/2mv, di mana v adalah kecepatan benda.

Rumus energi potensial gravitasi adalah EP = mgh, di mana h adalah ketinggian benda.

Saat berada di titik tertinggi, kecepatan bola menjadi nol, sehingga energi kinetiknya juga menjadi nol. Maka, energi mekanik bola saat berada di titik tertinggi hanya terdiri dari energi potensialnya saja.

EMt = EKt + EPt
EMt = 0 + mgh
EMt = 0,5 x 9,8 x 5
EMt = 24,5 J

Saat berada di titik pelemparan, ketinggian bola sama dengan nol, sehingga energi potensialnya juga menjadi nol. Maka, energi mekanik bola saat berada di titik pelemparan hanya terdiri dari energi kinetiknya saja.

EMp = EKp + EPp
EMp = 1/2mv + 0
EMp = 1/2 x 0,5 x 10
EMp = 25 J

Jadi, energi mekanik bola saat berada di titik tertinggi adalah 24,5 J dan saat berada di titik pelemparan adalah 25 J.

Soal 2

Sebuah benda dengan massa 2 kg dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 8 m/s. Berapakah energi mekanik benda saat berada pada ketinggian 3 meter?

Penyelesaian:
Diketahui massa benda m = 2kg, kecepatan awal benda v0 = 8 m/s, ketinggian benda h = 3 m, percepatan gravitasi g = 9,8 m/s.

Rumus energi mekanik adalah EM = EK + EP, di mana EK adalah energi kinetik dan EP adalah energi potensial.

Rumus energi kinetik adalah EK = 1/2mv, di mana v adalah kecepatan benda.

Rumus energi potensial gravitasi adalah EP = mgh, di mana h adalah ketinggian benda.

Untuk mencari kecepatan benda saat berada pada ketinggian 3 meter, kita bisa menggunakan rumus persamaan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) sebagai berikut:

v = v0 + 2gh
v = 8 + 2 x (-9,8) x 3
v = 64 - 58,8
v = 5,2
v = 5,2
v 2,28 m/s

Maka, energi mekanik benda saat berada pada ketinggian 3 meter adalah:

EM = EK + EP
EM = 1/2mv + mgh
EM = 1/2 x 2 x 2,28 + 2 x 9,8 x 3
EM = 1,04 + 58,8
EM = 59,84 J

Jadi, energi mekanik benda saat berada pada ketinggian 3 meter adalah 59,84 J.

Soal 3

Sebuah benda dengan massa 0,2 kg dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 15 m/s. Berapakah energi mekanik benda saat berada pada ketinggian maksimum?

Penyelesaian:

Diketahui massa benda m = 0,2 kg, kecepatan awal benda v0 = 15 m/s, percepatan gravitasi g = 9,8 m/s.

Rumus energi mekanik adalah EM = EK + EP, di mana EK adalah energi kinetik dan EP adalah energi potensial.

Rumus energi kinetik adalah EK = 1/2mv, di mana v adalah kecepatan benda.

Rumus energi potensial gravitasi adalah EP = mgh, di mana h adalah ketinggian benda.

Saat berada pada ketinggian maksimum, kecepatan benda menjadi nol, sehingga energi kinetiknya juga menjadi nol. Maka, energi mekanik benda saat berada pada ketinggian maksimum hanya terdiri dari energi potensialnya saja.

Untuk mencari ketinggian maksimum benda, kita bisa menggunakan rumus persamaan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) sebagai berikut:

v = v0+ 2gh
0 = v0 + 2gh
v0 = 2gh
h = - v/2g
h = - (15) / (2 x (-9,8))
h = 11,48 m

Maka, energi mekanik benda saat berada pada ketinggian maksimum adalah:

EMmaks = EKmaks + EPmaks
EMmaks = 0 + mgh
EMmaks = 0 + 0,2 x 9,8 x 11,48
EMmaks = 22,46 J

Jadi, energi mekanik benda saat berada pada ketinggian maksimum adalah 22,46 J.