soal dan jawaban fisika tentang enrgi kinetik mekanik dan pontensial

Soal dan  jawaban fisika

 1.)Benda bermassa 1 kg jatuh bebas dari puncak gedung bertingkat yang mempunyai ketinggian 80 meter. Jika gesekan dengan udara diabaikan dan percepatan gravitasi (g) adalah 10 m/s² maka energi kinetik benda ketika tiba permukaan tanah adalah… Dik:
Massa (m) = 1 kg
Ketinggian (h) =  80 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s² Ditanya : energi kinetik (EK) benda ketika benda tiba dipermukaan tanah Jawab :
Benda jatuh bebas karenanya benda tidak mempunyai kecepatan awal. Dengan demikian, ketika berada pada ketinggian 80 meter, benda mempunyai energi potensial gravitasi tetapi benda tidak mempunyai energi kinetik (v = 0 sehingga EK = ½ m v² = 0). Jadi energi mekanik awal (EM_o) = energi potensial gravitasi (EP).
EM_o = EP = m g h = (1)(10)(80) = 800 Joules
Ketika jatuh bebas, energi potensial gravitasi berubah menjadi energi kinetik. Pada saat benda menyentuh tanah, semua energi potensial gravitasi berubah menjadi energi kinetik. Jadi ketika tiba di permukaan tanah, benda mempunyai energi kinetik tetapi benda tidak mempunyai energi potensial gravitasi (h = 0 sehingga EP = m g h = 0). Jadi energi mekanik akhir (EM_t) = energi kinetik (EK)

Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik awal sama dengan energi kinetik akhir.
EM_o = EM_t
EP = EK
800 = EK
Energi kinetik (EK) benda ketika tiba di permukaan tanah adalah 800 Joule.

2.) Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 10 meter di atas tanah. Jika massa benda 4 kg dan percepatan gravitasi (g) = 10 m s^–2 maka energi kinetik dan kelajuan benda pada ketinggian 5 meter di atas tanah adalah…
Pembahasan Diketahui :
Perubahan ketinggian (h) = 10 – 5 = 5 meter
Massa (m) = 4 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s² Ditanya : energi kinetik benda pada ketinggian 5 meter Jawab : (a) Energi kinetik benda pada ketinggian 5 meter
Energi mekanik awal (EM_o) = energi potensial gravitasi (EP)
EM_o = EP = m g h = (4)(10)(5) = 200 Joule
Energi mekanik akhir (EM_t) = energi kinetik (EK)
EM_t = EK
Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik awal sama dengan energi mekanik akhir.
EM_o = E200 = EK
Energi kinetik benda pada ketinggian 5 meter di atas tanah adalah 200 Joule.

(b) Kelajuan benda pada ketinggian 5 meter
Energi mekanik awal (EM_o) = energi mekanik akhir (EM_t)
EP = EK
200 = ½ m v²
2(200) / 4 = v²
100 = v²
v = √100
v = 10 meter/sekon
Kelajuan benda adalah 10 meter/sekon

3).Buah mangga jatuh bebas dari ketinggian 2 meter. Jika g = 10 m s^–2, hitunglah kelajuan buah mangga sesaat sebelum menyentuh tanah dengan menggunakan hukum energi mekanik.
Pembahasan Diketahui :
Ketinggian (h) = 2 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s² Ditanya : kelajuan buah mangga sesaat sebelum menyentuh tanah (v) Jawab :
Energi mekanik awal (EM_o) = energi potensial gravitasi (EP)
EM_o = EP = m g h = m (10)(2) = 20 m
Energi mekanik akhir (EM_t) = energi kinetik (EK)
EM_t = EK = ½ m v²
Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik awal sama dengan energi mekanik akhir.
EM_o = EM_t
20 m = ½ m v²
20 = ½ v²
2(20) = v²
40 = v²
v = √40 = √(4)(10) = 2√10 meter/sekon
Kelajuan buah mangga sesaat sebelum menyentuh tanah adalah 2√10 meter/sekon.
Perlu diketahui bahwa dalam perhitungan, kita mengabaikan gesekan udara. Dalam kenyataannya, jika benda apapun jatuh bebas di permukaan bumi maka terdapat gaya gesek udara yang turut mempengaruhi gerakan benda sehingga kelajuan benda lebih kecil dari perhitungan di atas.

4.)Sebuah pegas dengan konstanta pegas 200 N/m diberi gaya sehingga meregang sejauh 10 cm. Tentukan energi potensial pegas yang dialami pegas tersebut!

jawab

Ep = ½ . k . Dx²

Ep = ½ . 200 . 0,1²

Ep = ½ joule

5) Sebuah sepeda dan penumpangnya bermassa 100 kg. Jika kecepatan sepeda dan penumpannya 72 km/jam, tentukan energio kinetik yang dilakukan pemiliki sepeda!

Jawab:

E_k = ½ . m . v² ( v = 72 km/jam = 72 x 1000 m / 3600s)

E_k = ½ . 100 . 20²E_k = 20.000 joule

6) Sebuah balok bermassa 5 kg di atas lantai licin ditarik gaya 4 N membentuk sudut 60° terhadap bidang horisontal. Jika balok berpindah sejauh 2 m, maka tentukan usaha yang dilakukan!
Jawab:
W = F . s . cos a
W = 4 . 2 . cos 60°
W = 4 joule

7)Sebuah bola sepak bermassa 150 gram ditendang oleh Ronaldo dan bola tersebut bergerak lurumenuju gawang dengan laju 30 m/s. Hitunglah :

a) energi kinetik bola tersebut

b) berapa usaha yang dilakukan Ronaldo pada bola untuk mencapai laju ini, jika bola mulai bergerak dari keadaan diam ?

 jawab:

a)       Energi Kinetik bola

EK= ½ mv² = ½ (0,15 kg) (30 m/s²)² = 67,5 Joule

b)       Usaha total

W = EK₂ – EK₁

EK₂ = 67,5 Joule

EK₁ = ½ mv² = ½ m (0) = 0 — laju awal bola (v_o) = 0

Dengan demikian, usaha total :

W = 67,5 Joule – 0 = 67,5 Joule

8)Besar usaha yang dilakukan oleh mesin terhadap sebuah mobil bermassa 1 ton yang mula-mula diam sehingga bergerak dengan kecepatan 5 m/s adalah... :

Dari soal diketahui :

 vo = 5 m/s

v=0---> pada ketinggtian maksimum kecepatan benda sama dengan nol

 m = 0,2 kg

 Usaha : W = ∆Ek = 1/2. (0,2) (0 - 100)

W = -10 Joule ---> opsi c

9)Sebuah mobil bermassa 5.000 kg sedang bergerak dengan kelajuan 36 km/jam. Pada jarak 100 meter di depan mobil terdapat sebuah pohon yang tumbang menghalangi jalan. Besar gaya pengereman yang dibutuhkan agar truk tidak menabrak pohon tersebut adalah...

 Pembahasan :

 Dari soal diketahui :

 m = 5000 kg

 vo = 36 km/jam = 10 m/s

 v = 0 ---> berhenti

 s = 100 m

 Konsep Usaha :

 W = ∆Ek

 F . s = 1/2 (5000) (0 - 100)

 F = 250.000/s

 F = 250.000/100

F = 2.500 N ---> opsi A

10)Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas lantai licin. Meja kemudian didorong selama 3 detik dan bergerak lurus dengan percepatan 2 m/so. Besar usaha yang terjadi adalah

... soal dan pembahasan usaha dan energi

Pembahasan :

 Dari soal diketahui :

 m = 10 kg

vo = 0

 t = 3 s

 a = 2 m/s

Kecepatan akhir

 v = vo + at = 0 + 2(3)

 v = 6 m/s

 Usaha :

 W = ∆Ek = 1/2 (10) (36 – 0)

 W = 180 J ---> opsi A