Pengertian rumus energi kinetik, lengkap dengan contoh soal dan cara mudah pengerjaannya

Brilio.net - Tak hanya matematika, ilmu fisika juga erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Misalnya, saat kamu memindahkan suatu benda di posisi A ke posisi B tentu membutuhkan usaha dan usaha yang digunakan pasti membutuhkan sebuah energi.

Dalam ilmu fisika, energi umumnya terbagi dalam dua jenis yakni energi kinetik dan energi potensial. Khusus membahas energi kinetik, jenis ini merupakan sebuah energi yang digunakan untuk menggerakkan suatu benda dengan massa tertentu hingga mencapai kecepatan tertentu pula.

Di kehidupan sehari-hari, kamu sering menemukan fenomena energi kinetik. Misalnya mobil yang sedang melaju, bola yang menggelinding, benda yang dilempar, benda yang dipindahkan, dan berbagai hal lainya. Untuk menghitung rumus energi kinetik tidak terlalu sulit, kamu hanya perlu mengikuti penjelasan dan contoh soal dalam artikel ini.

Berikut pengertian rumus energi kinetik, lengkap dengan contoh soal dan cara mudah pengerjaannya yang dilansir brilio.net dari berbagai sumber, Jumat (1/9).

 

 

 

Pengertian energi kinetik.

foto: Istimewa

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kecepatannya. Artinya, benda yang diam tidak memiliki energi kinetik. Besarnya energi kinetik berbanding lurus dengan massa dan kecepatan kuadrat benda. Semakin besar massa dan kecepatan benda, semakin besar pula energi kinetiknya.

Energi kinetik dibagi menjadi dua jenis, yaitu energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi. Energi kinetik translasi adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak lurus, seperti gerakan meja, gerakan saat kamu berjalan, atau gerakan semut berjalan. Sedangkan energi kinetik rotasi adalah energi yang dimiliki oleh benda yang berputar, seperti gerakan baling-baling kipas angin atau gerak jarum jam.

foto: Istimewa

Rumus energi kinetik translasi adalah:

Ek = 1/2 mv²

Rumus untuk menghitung energi kinetik rotasi adalah:

Ekrot = 1/2 Iω²

Keterangan:

Ek = energi kinetik (Joule)
m = massa benda (kilogram)
v = kecepatan benda (meter per detik)
I = momen inersia benda (kilogram meter kuadrat)
ω = kecepatan sudut benda (radian per detik)

Contoh soal rumus energi kinetik dan pembahasannya.

foto: pexels.com

1. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar dengan kecepatan 10 m/s. Berapakah energi kinetik bola tersebut?

Jawab:

Energi kinetik bola adalah:

Ek = 1/2.m.v²

Ek = 1/2(0,5)(10)²

Ek = 25J

Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 25 Joule.

2. Sebuah mobil bermassa 600 kg melaju dengan kecepatan 30 m/s. Berapakah energi kinetik mobil tersebut?

Jawab:

Energi kinetik mobil adalah:

Ek = 1/2.m.v²

Ek = 1/2(600)(30)²

Ek=270000J

Jadi, energi kinetik mobil tersebut adalah 270000 Joule.

3. Sebuah pegas bermassa 0,1 kg dan konstanta pegas 200 N/m ditarik sejauh 0,2 m dari posisi setimbangnya. Berapakah energi kinetik pegas saat dilepaskan?

Jawab:

Energi kinetik pegas saat dilepaskan adalah sama dengan energi potensial pegas saat ditarik, yaitu:

Ep = 1/2 kx²

Ep = 1/2(200)(0,2)²

Ep = 4J

Jadi, energi kinetik pegas saat dilepaskan adalah 4 Joule.

4. Sebuah benda bermassa 2 kg dijatuhkan dari ketinggian 10 m. Berapakah energi kinetik benda saat mencapai tanah?

Jawab:

Energi kinetik benda saat mencapai tanah adalah sama dengan energi potensial gravitasi benda saat berada di ketinggian, yaitu:

Ep = m.g.h

Ep = (2)(10)(10)

Ep = 200J

Jadi, energi kinetik benda saat mencapai tanah adalah 200 Joule.

5. Sebuah roda bermassa 5 kg dan jari-jari 0,5 m berputar dengan kecepatan sudut 20 rad/s. Berapakah energi kinetik rotasi roda tersebut?

Jawab:

Energi kinetik rotasi roda tersebut adalah:

Ekrot = 1/2 Iω²

Untuk menghitung momen inersia roda, kita dapat menggunakan rumus berikut:

I = 1/2mr²

I = 21(5).(0,5)²

I = 0,625kgm²

Lalu, kita dapat menghitung energi kinetik rotasi roda sebagai berikut:

Ekrot = 1/2(0,625)(20)²

Ekrot = 125J

Jadi, energi kinetik rotasi roda tersebut adalah 125 Joule.

6. Sebuah piringan bermassa 4 kg dan jari-jari 0,4 m berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s. Berapakah energi kinetik rotasi piringan tersebut?

Jawab:

Energi kinetik rotasi piringan tersebut adalah:

Ekrot = 1/2 Iω²

Untuk menghitung momen inersia piringan, kita dapat menggunakan rumus berikut:

I = 1/2mr²

I = 1/2(4)(0,4)²

I = 0,32kgm²

Lalu, kita dapat menghitung energi kinetik rotasi piringan sebagai berikut:

Ekrot = 1/2(0,32)(10)²

Ekrot = 16J

Jadi, energi kinetik rotasi piringan tersebut adalah 16 Joule.

7. Sebuah bola bermassa 0,2 kg dijatuhkan dari ketinggian 5 m. Berapakah energi kinetik bola saat mencapai ketinggian 3 m?

Jawab:

Energi kinetik bola saat mencapai ketinggian 3 m dapat dihitung dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik, yaitu:

Em1 = Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

Karena bola dijatuhkan dari keadaan diam, maka energi kinetik awal bola adalah nol. Jadi, kita dapat menulis persamaan sebagai berikut:

Ep1 = Ep2 + Ek2

Lalu, kita dapat menghitung energi potensial awal dan akhir bola sebagai berikut:

Ep1 = m.g.h1

Ep1 = (0,2)(10)(5)

Ep1 = 10J

Ep2 = m.g.h2

Ep2 = (0,2)(10)(3)
Ep2 = 6J

Kemudian, kita dapat menghitung energi kinetik bola saat mencapai ketinggian 3 m sebagai berikut:

Ek2 = Ep1 − Ep2

Ek2 = 10−6

Ek2 = 4J

Jadi, energi kinetik bola saat mencapai ketinggian 3 m adalah 4 Joule.